Modellazione fluidodinamica 1D dei silenziatori di scarico per motori a combustione interna

In this work different types of silencers are simulated through the software Gasdyn in order to provide their behaviour of accustic attenuation produced by the pressure waves in internal combustion engines intake and exhaust systems. Gasdyn code has been developed by the Energy Departement of the Politecnico di Milano, in collaboration with the Exothermia company. This model provides a monodimensional fluid dynamic simulation (1D) of insationary and reagent flows. In chapter 1, after abrief introduction to noise and its forms, the main categories of silencers are described, and units of measure of noise attenuation, in particular Transmission Loss and Transfer Function, are presented. In chapter 2 there’s the explaination of the flows governing equations. Later the numerical methods used by the software to resolve these equations are introduced, in particular the Lax-Wendroff method, the Corberan-Gascon method and the Characteristics method for the evaluation of the boundary conditions. In chapter 3 the test results of 9 from the 23 silencers configurations studied, which were already in the software’s database, are reported. All models’ simulations are executed with both methods previously reported, and it is made the comparison with the experimental data, to evaluate the software’s accuracy. After having tested that both numerical methods give almost the same results and having therefore decided to proceed to the simulations with the only Corberan Gascon method, in the fourth chapter new silencers configurations, not yet in Gasdyn’s database, are tested. After a careful geometry description and an explaination of the operative parameters management for each model, the simulations results and the comparison with their real performances are commented. In this chapter are evaluated 9 of the 12 configurations studied. In the end conclusion are made regarding the utility and reliability of the software Gasdyn.

Nel presente lavoro si studia il comportamento del software Gasdyn nell’ambito della modellazione di silenziatori per la previsione dell’attenuazione del rumore gasdinamico prodotto dai condotti di aspirazione e scarico dei motori a combustione interna (C.I.). Il codice Gasdyn è stato sviluppato, in collaborazione con la società Exothermia, dal gruppo di ricerca di Motori a c.i. del Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano. Il modello consente la simulazione monodimensionale (1D) di flussi in-stazionari e reagenti. Nel capitolo 1, dopo una breve introduzione al rumore, vengono elencate le varie tipologie di silenziatori, e le misure utilizzate per il calcolo dell’attenuazione del rumore, in particolare la Transmission Loss e la Transfer Function. Nel capitolo 2 avviene la descrizione delle equazioni fondamentali che governano i moti di fluidi in condotti, ed illustrati i diversi metodi numerici con cui il software risolve il problema: il metodo Lax-Wendroff, il metodo Corberan-Gascon, ed il metodo delle Caratteristiche per risolvere le condizioni al contorno. Nel capitolo 3 vengono riportate le simulazioni di 9 delle 23 tipologie di silenziatori studiate, già nel database del software, quindi modellati da autori precedenti, con entrambi i metodi numerici proposti. Avviene poi per tutti i modelli un confronto con i dati sperimentali per verificare l’accuratezza del programma. Dopo la verifica che entrambi i metodi numerici diano risultati quasi identici, e da qui la decisione di procedere con il solo metodo Corberan-Gascon, nel capitolo 4 vengono studiate configurazioni di silenziatori più recenti e non ancora presenti del database del software. Dopo una attenta descrizione della geometria e della gestione dei parametri operativi per ciascun modello, vengono paragonati i risultati delle simulazioni e le loro performance reali. In questo capitolo 9 delle 12 configurazioni studiate vengono presentate. Vengono infine tracciate le conclusioni riguardo utiltà e affidabilità del software Gasdyn.