CFD analysis of spark-ignition combustion in engine-like configurations

Objective of this work is the correct flow field initialization for combustion numerical analysis. To this end, suitable devices able to generate particular flow field in terms of velocity and turbulence intensity will be investigated finding a numerical set-up able to estimate the correct flow quantities. To support the numerical results the experimental findings available from Herweg et al. [14] for the test engine case and from Galmiche [11] for the vessel are used. The numerical analysis on these cases have been performed using OpenFOAM, an open-source CFD software, and Lib-ICE, a code based on OpenFOAM technology focused on internal combustion engine simulations developed by the Internal Combustion Engine (ICE) group of Politecnico di Milano. For both the analysed cases, a cold flow analysis has been carried out to initialize correctly the mixture, then after the numerical set-up is found, a reacting analysis have been performed for the test engine, adopting a recently updated solver for spark ignition combustion, developed by the ICE group of Politecnico di Milano and contained in the Lib-ICE library.

L’obiettivo di questo lavoro è la corretta inizializzazione del campo di moto per l’analisi numerica della combustione. A tal fine, saranno studiati dispositivi idonei a generare un particolare campo di flusso in termini di velocità e intensità di turbolenza trovando un set-up numerico capace di stimare queste quantità correttamente. Per validare i risultati numerici vengono utilizzate misure sperimentali disponibili da Herweg et al. [14] per il caso del motore e da Galmiche [11] per il recipiente sferico. L’analisi numerica su questi casi è stata eseguita utilizzando OpenFOAM, un software CFD open source, e Lib-ICE, un codice basato sulla tecnologia OpenFOAM creato dal gruppo di Internal Combustion Engine (ICE) del Politecnico di Milano specificamente per simulazioni di motori a combustione interna. Per entrambi i casi analizzati è stata effettuata un’analisi del flusso non reagente per inizializzare correttamente la miscela, quindi dopo aver trovato il setup numerico, è stata effettuata un’analisi di combustione per il motore, adottando un solutore recentemente aggiornato per la combustione ad accensione comandata, sviluppata dal gruppo ICE del Politecnico di Milano e contenuto nella Lib-ICE.