Multi-dimensional steady-state in-cylinder flow simulation by an open source CFD code

In this work, a series of steady state flow simulations, with the CFD soft- ware OpenFoam, is carried out for several valve lifts in order to describe air movement characteristics in cylinder and intake port of a spark ignition en- gine. In-cylinder flow is studied by means of steady state RANS turbulence models, using the finite volume method. Investigation is aimed at analyzing the generation and the evolution of flow field during the intake stroke and checking the ability to realize arranged motions in the cylinder. The set- ting of numerical simulation model is consistent with boundary conditions of steady state flow experimental tests in order to compare the results, rep- resented by discharge coefficient and tumble coefficient. Simulation results show that tumble is the main in-cylinder flow motion and tumble vortex grows in size and intensity by the increasing air entering through the valves. Moreover, discharge coefficient and tumble coefficient can be compared with experimental tests with good matching.

In questo lavoro di tesi è stata effettuata una serie di prove di flussaggio, utilizzando OpenFOAM come codice CFD, in modo da descrivere il campo di moto all'interno di un cilindro di un motore a combustione interna ad accensione comandata. Il flussaggio della testa cilindro è stato studiato mediante modelli di turbolenza RANS, usando il metodo dei volumi finiti. Questo lavoro ha l'obiettivo di analizzare la generazione e l'evoluzione del campo di moto durante la fase di aspirazione e di descrivere la capacità del flusso di realizzare moti organizzati all'interno del cilindro. Le simulazioni numeriche sono state inizializzate con le stesse condizioni al contorno con cui sono eseguite le prove sperimentali, in modo da poter compare i risultati, ossia il coefficiente di efflusso e il coefficiente di tumble. I risultati delle simulazioni hanno mostrato che il tumble è il moto principale del flusso e che il vortice di tumble cresce in dimensione e intensità all'aumentare della portata d'aria che attraversa le valvole. Inoltre, il coefficiente di efflusso e il coefficiente di tumble possono essere confrontati con le prove sperimentali ottenendo dei buoni risultati.