Implementazione di una condizione al contorno per la simulazione dei corpi farfallati nei motori a C.I

The objective of this Master Thesis is to develop an appropriate numerical code that models, considering a one-dimensional flow assumption, the boundary conditions about intake and exhaust systems of internal combustion engines. The math alghorithms, used to achieve this kind of aim, was developed using the software MATLAB. In particular it was elaborate a mathematical model that could describe a gas flow pattern through a throttle body. The classical theory described this device like a localized pressure drop that could be identified by appropriate loss coefficients. To solve the problem in that way a large number of experimental data was necessary. Because of the limits of that theory, it was chosen to model the throttle body like an orifice. Finished the numerical processing, it was chosen to validate the model comparing its values with the results of some flow experiments.

Il lavoro di tesi svolto si è posto l’obiettivo di implementare opportuni codici numerici finalizzati alla modellazione monodimensionale delle condizioni al contorno , relativi ai condotti di aspirazione e scarico di un motore a combustione interna. Gli algoritmi numerici e le procedure utilizzati a tal proposito sono state realizzate mediante l’utilizzo dell’ambiente numerico di calcolo MATLAB. In particolare è stato elaborato un modello matematico che potesse sintetizzare e descrivere il moto di un gas evolvente attraverso un corpo farfallato. L’approccio classico assimilava la presenza di questo dispositivo a quello di condizioni al contorno caratterizzate da una perdita di pressione localizzata, esprimibile con un opportuno coefficiente di perdita. Un simile approccio richiede la conoscenza di un coefficiente di perdita nei vari punti di funzionamento del motore e di conseguenza una notevole mole di dati sperimentali. Poiché tale modalità di implementazione risulta limitante si è scelto di schematizzare il corpo farfallato come una strizione, tanto più accentuata quanto più è chiusa la valvola. Terminata la fase di elaborazione numerica si è scelto di validare il modello andando a confrontare i risultati numerici con i dati sperimentali presenti in letteratura.