Modelowanie procesów spalania w silnikach Diesla
Silniki Diesla znajdujące się w ciężkich pojazdach transportowych, autobusach oraz maszynach drogowych zapewniają istotne oszczędności jeśli chodzi o gospodarkę paliwa, a także znaczną wytrzymałość. Obniżenie zawartości tlenków azotu (NOx) oraz zawartości niewielkich cząsteczek wydzielanych przez ubogą mieszankę paliwa dieslowskiego, pozostaje jednak nadal wyzwaniem technologicznym. Inżynierowie muszą uporać się z problemem optymalizacji wielu parametrów w sytuacji, gdy paliwo wtryskiwane jest pod wysokim ciśnieniem do komory spalania, co wprawdzie pomaga w obniżeniu emisji sadzy, ale powoduje w rezultacie wyższe zawartości tlenków azotu. Aby zapewnić zasadnicze sposoby zrównoważenia zużycia paliwa z generowaną emisją spalin, podczas realizacji projektu MINNOX opracowano narzędzia numeryczne ze zdolnościami prognostycznymi. Badacze z laboratorium firmy Volvo Technology Corporation starali się osiągnąć bardziej realistyczne modelowanie przepływów turbulentnych w ograniczonej przestrzeni. Jest to niezbędna przesłanka dla dokładnego określenia tarcia o ścianki oraz przenikania ciepła, jak również dla zapewnienia niezawodnych warunków brzegowych przyjętych przy analizie termicznej składników. Przy zastosowaniu układu wyznaczającego obliczeniową dynamikę płynów (CFD), o nazwie MERMAID, na początku w badanych przepływach zweryfikowano podrzędne modele każdego z przepływów i procesów spalania zachodzących w komorze spalania silnika. Przy uwzględnieniu wpływów przenikania ciepła do tłoków silnika, jak również recyrkulacji gazów wydechowych, udowodniono, że modele te pozostawały dokładne w szerokim zakresie warunków pracy silnika. Umożliwiło to także pewne udoskonalenia, które być może będą ostatecznie prowadzić do przewidywania ilości nagromadzonych szlamów i osadów węglowych wokół tłoków w miarę przebiegu użytecznej pracy silnika. Ponadto przebadano nie tylko możliwości niezależnej pracy z układem CFD, lecz także opracowano dobrze zdefiniowane interfejsy z dostępnymi w handlu układami CFD do badania przepływów, takimi jak szeroko stosowane kody STAR-CD. Podczas sporządzania wyliczeń przepływów i procesów spalania przy zastosowaniu układu CFD, starano się także utrzymać wymaganą przez inżynierów skuteczność oraz wszechstronność stosowanych rozwiązań.
