Applicazione di metodologie di ottimizzazione alla modellazione fluidodinamica dei motori

Internal combustion engines are very complex systems and their design requires a high number of experimental tests. During these years many softwares have been developed to speed up engine’s development process; they are able to reduce the number of the experimental tests needed to a correct design thanks to the use of some statistics theories. OptimICE is one of these softwares, written in MATLAB language, which allows to carry out single and multiobjective optimizations for different engine configurations interacting with fluidodynamic simulator Gasdyn. These tools have been involved in order to design a monocylinder engine of a competition motocycle; in this specific case, an analisys has been made to provide the best sizing of exhaust pipes and another to provide the optimization of the spark advance inside the cylinder. Nowadays, these procedures underline the importance of the use of these softwares in the design field because they allow to save a huge amount of money and time in the following experimental phase.

I motori a combustione interna sono sistemi molto complessi ed elaborati la cui progettazione richiede un elevato numero di prove sperimentali. Per velocizzare il processo di sviluppo dei motori, negli anni sono stati implementati diversi programmi che, applicando con successo alcune teorie statistiche (DoE), sono in grado di ridurre il numero di prove sperimentali necessarie per una corretta messa a punto. In questa descrizione rientra il programma OptimICE, scritto in linguaggio MATLAB®, che interagendo con il simulatore fluidodinamico Gasdyn permette di eseguire ottimizzazioni sia singolo che multiobiettivo per diverse configurazioni del motore. Questi strumenti sono stati poi utilizzati per la progettazione di un motore monocilindro di un motociclo da competizione; in questo caso in particolare si è compiuta un’analisi per il migliore dimensionamento dei condotti di scarico e un’altra per l’ottimizzazione dell’anticipo di accensione all’interno del cilindro. Queste operazioni hanno sottolineato l’importanza dell’utilizzo oggigiorno di questi programmi nell’ambito della progettazione poichè permettono di risparmiare un’enorme quantità di tempo e denaro nella successiva fase sperimentale.