W dążeniu do czystszego silnika wysokoprężnego
Silniki wysokoprężne umożliwiają łączenie bardzo wysokich sprawności cieplnych ze sprawnością energetyczną paliwa, co pozwala uzyskać niską emisję dwutlenku węgla. Ich jedynymi wadami są emisje tlenków azotu (NOx) oraz cząstek stałych, które konkurują ze sobą pod wieloma względami związanymi z projektem silnika. Na przykład bardzo wysokie temperatury w komorze spalania mogą pomóc w zmniejszeniu emisji sadzy, ale powodują większą emisję tlenków azotu. Projekt MINNOX miał na celu określenie najskuteczniejszego sposobu uzyskania radykalnych ograniczeń emisji NOx z silników wysokoprężnych, które są wymagane przez prawodawców w krótkiej i średniej perspektywie czasowej. Narzędzia do modelowania przyczyniły się do zmniejszenia ilości prac doświadczalnych koniecznych do dokładnego przewidzenia procesu tworzenia mieszanki paliwowej i związanej z tym wydajności silników spalinowych. Badania przeprowadzone w laboratoriach firmy Ford-Werke AG w Niemczech skupiły się na ulepszeniu modelowania tarcia o ścianki i przesyłania ciepła w cylindrze silnika za pomocą obliczeniowej dynamiki płynów (CFD, Computational Fluid Dynamics). Uwzględniono również cyrkulację chłodziwa w celu odbioru ciepła z elementów silnika i uniknięcia wysokich temperatur, które miałyby szkodliwy wpływ na olej smarowy. Weryfikacja ulepszonego modelu przepływu ciepła została wykonana dla wyidealizowanych konfiguracji przepływu poprzez porównanie z danymi doświadczalnymi i z danymi symulacji wielkowirowej (LES, Large Eddy Simulation). Do obliczeń przepływu gazu i wody wygenerowano siatki obliczeniowe na podstawie modeli CAD (Computer-Aided Design) dla elementów komory spalania oraz chłodzącego płaszcza wodnego dookoła cylindra silnika. Dokładność nowego modelu łączącego metodę obliczeniowej dynamiki płynów oraz metodę elementów skończonych została wyraźnie zademonstrowana przy jego zastosowaniu do obliczeń temperatur metalu w najnowocześniejszym silniku benzynowym.
