Modellazione fluidodinamico-acustica 1D dei silenziatori per motori a CI

The aim of this work consists in acoustic study of the main types of silencers for CI engines, using the software Gasdyn Pre3: the software's code allows to perform fluid-acoustic simulations of one-dimensional digital models representing the real components. In particular, starting from the modeling of some silencers, it is obtained the inherent noise attenuation curves in terms of Transfer Function or Transmission Loss, both the case in which the working fluid is considered at rest and for the one where it si instead a non-zero mean flow: in the first situation the trends in “TF” or “TL” were compared with the corresponding experimental data, while in the second context it has been executed only a qualitative comparison of the curves obtained from simulations. The initial part of the thesis includes the theory of the noise produced by CI engines and the fluid-acoustic simulation: it ranging from a background of acoustic concepts to fundamental equations that govern the motion of fluids in one-dimensional ducts, and it continuing with the presentation of Gasdyn and the main numerical methods used by the calculation code. The second part of the thesis is instead dedicated to the illustration of the results obtained by means of the corresponding acoustic simulations of Gasdyn Pre3 and their related considerations. The treatment is completed with the study of a simulation of a particular case of fluid dynamics analysis and to end the general conclusions on this work.

Lo scopo del presente lavoro di tesi consiste nello studio acustico delle principali tipologie di silenziatori per motori CI mediante l’utilizzo del software Gasdyn Pre3: tale codice di calcolo permette di eseguire delle simulazioni fluidodinamico-acustiche di modelli digitali monodimensionali rappresentanti i componenti reali oggetto di analisi. In particolare, partendo dalla modellazione di alcuni silenziatori, sono state ricavate le inerenti curve di attenuazione del rumore in termini di Transfer Function o Transmission Loss, sia per i casi in cui il fluido di lavoro venga considerato in quiete, sia per quelli dove risulti invece un flusso medio non-nullo: nella prima situazione gli andamenti in “TF” o in “TL” sono stati confrontati con i corrispondenti dati sperimentali, mentre nel secondo contesto è stato eseguito solamente un confronto qualitativo delle curve ottenute dalle simulazioni in questione. Il lavoro svolto inizia con la contestualizzazione teorica del rumore generato dai motori CI e della simulazione fluidodinamico-acustica, spaziando da un background di concetti acustici alle equazioni fondamentali che governano il moto dei fluidi in condotti unidimensionali, proseguendo con la presentazione di Gasdyn ed i principali metodi numerici utilizzati dal codice di calcolo. La seconda parte della tesi è dedicata invece all’illustrazione dei risultati ottenuti per mezzo delle corrispondenti simulazioni acustiche di Gasdyn Pre3 e loro relative considerazioni. La trattazione si completa con lo studio di alcune simulazioni di un caso particolare di analisi fluidodinamico-acustica ed a finire le conclusioni generali sul lavoro di tesi svolto.