CFD modelling of compression ignition engines : development of a pre and post-processing interface and validation with experimental data

The aim of this thesis work is to provide a description of how the physics constitutive laws are modelled in computational fluid dynamics codes, and to investigate the k-epsilon, k-omegaSST turbulence model in order to obtain reliable results about the behaviour of diesel combustion inside an internal combustion engine chamber. Moreover, the main purpose is to present a 1D code, implemented in python, which allows an efficient post processing of fluid dynamic simulations, realized in OpenFoam environment, which provides an easy rendering of the data and an immediate comparison with experimental data by means of a proper modelling of the combustion process. The fluid dynamics simulations have been done considering a Representative Interactive Flamelet (RIF) combustion model, in which turbulence models have been investigated trying to account for their dependence form numerical schemes, from different engine geometries considered and from different loading condition.

L’obbiettivo di questo lavoro di tesi è fornire una descrizione di come le leggi costitutive della fisica sono modellate in fluidodinamica e investigare i modelli di turbolenza k-epsilon, k-omegaSST al fine di ottenere risultati affidabili riguardo il comportamento della combustione di carburante diesel all’interno di una camera di un motore a combustione interna. Inoltre, l’obbiettivo principale è presentare un codice 1D, implementato in linguaggio python, il quale permette un efficiente post-processing di simulazioni fluidodinamiche, realizzate in OpenFoam. Grazie a un appropriato modellamento del processo di combustione, è quindi possibile ottenere un immediato confronto con eventuali dati sperimentali. Le simulazioni fluidodinamiche sono state ottenute usando un modello di combustione RIF (Representative Interactive Flamelet), nel quale i modelli di turbolenza sono stati analizzati cercando di valutare l’influenza degli schemi numerici e delle diverse geometrie e condizioni di carico di due diversi motori diesel.