The study of the ignition behavior of bio-fuel relevant compounds in HCCI engines is here presented. Also, a sub-mechanism for the low temperature oxidation of n-butanol is developed. The simulations of the engine are carried out using the multi-zone model proposed by Aceves and Flowers, embedded in the GASDYN code and coupled with the DSMOKE code which handles detailed kinetic schemes. The single-zone model was used for preliminary evaluations of the engine behavior. This activity revealed that the single-zone model can be used only for preliminary evaluation aimed to compare different kinetic schemes or for a sensitivity analysis. The multi-zone approach showed a good agreement with experimental data, highlighting a good predictive capacity. However, some difficulties persist in this model, because of the simplifications adopted to describe the interactions between the different zone.

Il presente lavoro di tesi si è concretizzato nello studio della combustione HCCI nei motori a combustione interna per autotrazione, con l’intenzione di valutarne il comportamento in presenza dei principali combustibili ossigenati tipici dei bio-carburanti; l’attenzione è ricaduta sulla possibilità di riprodurre i fenomeni di autoignizione caratteristici di questa combustione, utilizzando schemi cinetici dettagliati. Si è inoltre proceduto a sviluppare e convalidare un sub-meccanismo di bassa temperatura per il n-butanolo. Le simulazioni del motore sono state condotte utilizzando il modello multi-zona proposto da Aceves e Flowers, integrato nel codice di calcolo GASDYN, opportunamente accoppiato al software DSMOKE per la gestione di schemi cinetici dettagliati. Il modello nella sua configurazione mono-zona è stato utilizzato per effettuare una valutazione preliminare, la quale ha evidenziato l’incapacità predittiva di questo approccio, utile esclusivamente per stime di massima mirate a confrontare schemi cinetici o analisi di sensitività. Il modello multi-zona ha invece mostrato un buon accordo con i dati sperimentali, evidenziando un’ottima capacità predittiva. Restano comunque dei limiti nell’uso di un ridotto numero di zone, legati alle ipotesi semplificative adottate per descrivere le interazioni fra le diverse zone.

Ignizione di combustibili alternativi in un motore HCCI

BISSOLI, MATTIA
2010/2011

Abstract

The study of the ignition behavior of bio-fuel relevant compounds in HCCI engines is here presented. Also, a sub-mechanism for the low temperature oxidation of n-butanol is developed. The simulations of the engine are carried out using the multi-zone model proposed by Aceves and Flowers, embedded in the GASDYN code and coupled with the DSMOKE code which handles detailed kinetic schemes. The single-zone model was used for preliminary evaluations of the engine behavior. This activity revealed that the single-zone model can be used only for preliminary evaluation aimed to compare different kinetic schemes or for a sensitivity analysis. The multi-zone approach showed a good agreement with experimental data, highlighting a good predictive capacity. However, some difficulties persist in this model, because of the simplifications adopted to describe the interactions between the different zone.
FRASSOLDATI, ALESSIO
ING III - Scuola di Ingegneria dei Processi Industriali
20-dic-2011
2010/2011
Il presente lavoro di tesi si è concretizzato nello studio della combustione HCCI nei motori a combustione interna per autotrazione, con l’intenzione di valutarne il comportamento in presenza dei principali combustibili ossigenati tipici dei bio-carburanti; l’attenzione è ricaduta sulla possibilità di riprodurre i fenomeni di autoignizione caratteristici di questa combustione, utilizzando schemi cinetici dettagliati. Si è inoltre proceduto a sviluppare e convalidare un sub-meccanismo di bassa temperatura per il n-butanolo. Le simulazioni del motore sono state condotte utilizzando il modello multi-zona proposto da Aceves e Flowers, integrato nel codice di calcolo GASDYN, opportunamente accoppiato al software DSMOKE per la gestione di schemi cinetici dettagliati. Il modello nella sua configurazione mono-zona è stato utilizzato per effettuare una valutazione preliminare, la quale ha evidenziato l’incapacità predittiva di questo approccio, utile esclusivamente per stime di massima mirate a confrontare schemi cinetici o analisi di sensitività. Il modello multi-zona ha invece mostrato un buon accordo con i dati sperimentali, evidenziando un’ottima capacità predittiva. Restano comunque dei limiti nell’uso di un ridotto numero di zone, legati alle ipotesi semplificative adottate per descrivere le interazioni fra le diverse zone.
Tesi di laurea Magistrale
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