Riduzione delle emissioni inquinanti dai motori a C.I.
Nel corso degli anni, la fluidodinamica computazionale (CFD) è diventata uno strumento consolidato per la progettazione e l'ottimizzazione dei motori a combustione interna. I modelli numerici avanzati hanno dimostrato il loro valore nella stesura di una descrizione dettagliata della fasatura e dell'emanazione di calore necessarie per catturare i meccanismi della formazione degli ossidi di azoto (NOX). Questo approccio numerico si è rivelato particolarmente interessante per i partner industriali del progetto MINNOX, che avrebbe portato come vantaggio un'importante riduzione della necessità di un lavoro di ricerca sperimentale di lunga durata. I principali marchi dell'industria automobilistica europea hanno riunito le competenze per sviluppare un modello avanzato che tenga in considerazione tutti i processi fisici importanti che avvengono nei cilindri dei motori a C.I. Nei pacchetti software in commercio per le simulazioni di fluidodinamica computazionale, i modelli di turbolenza si basano su una serie di ipotesi e pertanto sono efficaci per alcuni tipi di flussi. Tuttavia, la risoluzione degli effetti della turbolenza vicino alle pareti dei motori a C.I. è di importanza cruciale per prevedere con precisione le caratteristiche di un flusso turbolento alle pareti. Il lavoro di ricerca presso i laboratori della DaimlerChrysler AG in Germania aveva lo scopo di migliorare i programmi informatici KIVA-3 e STAR-CD per i calcoli numerici dei flussi di fluido chimicamente reattivo tridimensionale. Nello specifico, è stato introdotto un trattamento unificato e generalizzato delle condizioni superficiali alle pareti per ottenere un livello superiore di precisione nelle previsioni dell'attrito di parete. Senza le griglie computazionali estremamente dense e le eccessive risorse computazionali normalmente necessarie, i calcoli Navier-Stokes mediati alla Reynolds (RANS) e le simulazioni Large Eddy (LENS) si potrebbero estendere fino alla parete del cilindro. Promettendo un'elevata flessibilità e calcoli semplificati, i codici KIVA-3 e STAR-CD, implementando il metodo proposto, sono stati usati per simulare i flussi di fluido continui e pulsanti in un motore ad un cilindro. I calcoli in diverse condizioni operative concordavano tutti con le simulazioni numeriche dirette (DNS) e con i dati raccolti presso l'apparato sperimentale sviluppato nel corso del progetto.
