ABSTRACT In the last few years, with the increase of computing power, the numerical modeling of thermo-fluid dynamic processes which occurs in the internal combustion engines is become an increasingly adopted tool of analysis in their design and development. Nowadays, the use of software and correct modeling can help to predict the engine performance with a sufficient degree of accuracy (in term of power, fuel consumption…). The current work concerns the one/three-dimensional modeling of a mono-cylindrical engine for motorcycle use, and more particularly the study of the aspiration and exhaust systems. The software used for one-dimensional modeling is Gasdyn, a computational code developed by the Energy Department of Politecnico di Milano. The results obtained in terms of torque and power, have been validated by comparison with the experimental data supplied by the manufacturer. After an initial study on the fundamental equations describing the motion of flow inside a one-dimensional duct and the methods used by Gasdyn to solve the fluid dynamic problem, the activity has been developed starting from a first one-dimensional model. Then a more evolved one-dimensional model was studied calculating torque and shaft power and compared with the experimental measurements. Making a more detailed study of the intake and exhaust system of the engine, there were modeled with multidimensional approach starting from the three-dimensional draw component. We use a very recent approach to 3D devices modeling called 3Dcell and developed by the IC Department of the Politecnico di Milano. Indeed, we use the integrated 1D/almost-3D simulation. This solution makes use a threedimensional code to simulate devices characterized by high degree of geometric complexity and adopts a 1D wherever the geometry allow to reduce the problem to a 1D system. Finally, the 3Dcell tool was used to study the acoustics of the engine and allowed the calculation of an alternative geometry of a silencer can improve the noise attenuation.
Negli ultimi anni, grazie all'aumento di potenza dei calcolatori, la modellazione numerica dei processi termo-fluidodinamici che avviene nei motori a combustione interna è diventata uno strumento di analisi sempre più adottato nella progettazione e sviluppo. Al giorno d'oggi, l'uso di software e la corretta modellazione può aiutare a prevedere le prestazioni del motore con un sufficiente grado di precisione (in termini di potenza, consumo di carburante ...). Il presente lavoro riguarda la modellazione mono-tridimensionale di un motore monocilindrico destinato ad uso motociclistico, e più in particolare lo studio del sistema di aspirazione e scarico. Il software utilizzato per la modellazione monodimensionale è Gasdyn, un codice di calcolo sviluppato dal Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano. I risultati ottenuti in termini di coppia e potenza, sono stati validati dal confronto con i dati sperimentali forniti dal costruttore. Dopo un primo studio delle equazioni fondamentali che descrivono il moto del flusso all'interno di un condotto 1D, e dei metodi di calcolo utilizzati dal Gasdyn, l'attività è stata sviluppata partendo dallo studio di un primo modello monodimensionale. È stato poi studiato un più evoluto modello 1D calcolando coppia e potenza erogata, confrontando i risultati numerici con i rilievi sperimentali. Facendo uno studio più dettagliato del sistema di aspirazione e scarico, essi sono stati modellati con approccio multidimensionale a partire dal disegno 3D dei componenti. È stato usato un approccio molto recente chiamato 3Dcell e sviluppato all’interno del gruppo di Motori a combustione interna del Politecnico di Milano. Viene quindi usato un sistema integrato 1D/quasi-3D: questa soluzione si avvale di un codice tridimensionale per simulare i componenti caratterizzati da elevato grado di complessità geometrica, e adotta un approccio 1D laddove la geometria permette di ridurre il problema ad un sistema monodimensionale. In questo modo, è possibile eseguire una simulazione accurata dei dispositivi 1D e 3D con il principale svantaggio di aumentare il tempo di calcolo. Infine, lo strumento 3Dcell è stato utilizzato per lo studio dell'acustica del motore ed ha permesso il calcolo di una geometria alternativa di silenziatore in grado di migliorare l’attenuazione del rumore.
Modellazione fluidodinamica e acustica di un motore motociclistico mediante approccio integrato 1D/quasi 3D
VIGANÒ, FABIO
2010/2011
Abstract
ABSTRACT In the last few years, with the increase of computing power, the numerical modeling of thermo-fluid dynamic processes which occurs in the internal combustion engines is become an increasingly adopted tool of analysis in their design and development. Nowadays, the use of software and correct modeling can help to predict the engine performance with a sufficient degree of accuracy (in term of power, fuel consumption…). The current work concerns the one/three-dimensional modeling of a mono-cylindrical engine for motorcycle use, and more particularly the study of the aspiration and exhaust systems. The software used for one-dimensional modeling is Gasdyn, a computational code developed by the Energy Department of Politecnico di Milano. The results obtained in terms of torque and power, have been validated by comparison with the experimental data supplied by the manufacturer. After an initial study on the fundamental equations describing the motion of flow inside a one-dimensional duct and the methods used by Gasdyn to solve the fluid dynamic problem, the activity has been developed starting from a first one-dimensional model. Then a more evolved one-dimensional model was studied calculating torque and shaft power and compared with the experimental measurements. Making a more detailed study of the intake and exhaust system of the engine, there were modeled with multidimensional approach starting from the three-dimensional draw component. We use a very recent approach to 3D devices modeling called 3Dcell and developed by the IC Department of the Politecnico di Milano. Indeed, we use the integrated 1D/almost-3D simulation. This solution makes use a threedimensional code to simulate devices characterized by high degree of geometric complexity and adopts a 1D wherever the geometry allow to reduce the problem to a 1D system. Finally, the 3Dcell tool was used to study the acoustics of the engine and allowed the calculation of an alternative geometry of a silencer can improve the noise attenuation.File | Dimensione | Formato | |
---|---|---|---|
Tesi da caricare.pdf
non accessibile
Descrizione: Testo della tesi
Dimensione
5.32 MB
Formato
Adobe PDF
|
5.32 MB | Adobe PDF | Visualizza/Apri |
I documenti in POLITesi sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
https://hdl.handle.net/10589/25861