Università degli studi di Bologna Facoltà di Ingegneria A.A. 2004/2005 24 Marzo 2006 ANALISI DELLE SOLLECITAZIONI NELLA TESTATA DEL MOTORE DUCATI TESTASTRETTA Candidato: ENRICO DELLA FORNACE Relatore: Prof. Ing. LUCA PIANCASTELLI Correlatori: Prof. Ing. GIANNI CALIGIANA Prof. Ing. ALFREDO LIVERANI Dott. Ing. STEFANO CASSANI Dott. Ing. DANIELE MAROZZI
Caratteristiche del Testastretta Modello: Ducati 999 biposto Caratteristiche: Bicilindrico ad L 998 cc Distribuzione desmodromica 4 valvole per cilindro Raffreddamento a liquido P max = 124 CV a 9750 rpm C max = 100 Nm a 7250 rpm
Base di partenza Modello matematico della testata per il calcolo dello: stato TERMICO stato DEFORMATIVO stato TENSIONALE
Problematiche Risultati analisi agli elementi finiti: stato deformativo stato tensionale stato termico OK TEMPERATURE TROPPO ELEVATE rispetto alle termocoppie
Temperature lato refrigerante: Problematiche RISCHIO FLUSSO CRITICO
Obiettivi Individuazione delle possibili cause che hanno determinato queste discordanze Taratura del modello Parametri considerati: Portata fluido refrigerante Distribuzione flusso termico in camera di combustione Coefficienti di scambio termico tra parete e refrigerante
Portata refrigerante Modello originale: 19.5 l/min Incertezza sulla misura In base a valutazioni sulla potenza termica asportata dal refrigerante si è ipotizzato un valore della portata pari a: 19.5 x 3 = 58.5 l/min
Risultati: Portata refrigerante Prossima alle condizioni critiche La velocità del fluido influenza solo lo scambio termico per convezione, non quello per ebollizione nucleata
Flusso bifase dipende dalla pressione CONVEZIONE FORZATA: Coefficiente di scambio (h) dipende dalla velocità EBOLLIZIONE NUCLEATA: Coefficiente di scambio (h) pressochè indipendente dalla velocità
Distribuzione in camera Modello originale: distribuzione parabolica dei coefficienti di scambio tra parete e gas suddivisione in 6 corone circolari centrate con l asse l della candela
Distribuzione in camera Modifica della pendenza della distribuzione parabolica T aumenta nella zona centrale T cala in periferia Variazioni di temperatura modeste
Distribuzione in camera Corone circolari centrate con l asse l del pistone T aumenta verso l aspirazione T cala verso lo scarico Variazioni di temperatura trascurabili
Coefficienti di scambio tra parete e refrigerante Modello originale: coefficienti di scambio valutati nelle condizioni peggiori p = 1.9 bar (valore massimo consentito dalla valvola di sfiato)
Coefficienti di scambio tra parete e refrigerante Abbassamento della pressione diminuendo la pressione si abbassa la T sat quindi si entra prima in regime di ebollizione nucleata (dove h è maggiore) e le temperature diminuiscono
Taratura del modello Valutata l influenza l di questi parametri si è cercato di ipotizzare una curva di scambio termico di tentativo al fine di tarare il modello Si è scelto di agire in maniera combinata su vari parametri, aumentando h conv e diminuendo T sat 1 2 R 3 ACCETTABILE
Conclusioni Il modello così tarato permette di prevedere con buona approssimazione i campi di temperatura all interno della testata in esame e può rappresentare un valido strumento per effettuare delle analisi di massima su testate per motori simili per eliminare definitivamente il margine di incertezza su certi dati e valutare la validità delle approssimazioni fatte sarà necessario effettuare in seguito una serie di rilevazioni sperimentali e simulazioni come: caratterizzazione in temperatura dei materiali misura della portata di refrigerante misura della potenza termica asportata dal refrigerante simulazione fluidodinamica del moto del fluido all interno del condotto di refrigerazione per valutare velocità e pressione nelle varie zone simulazione fluidodinamica del processo di combustione per ottenere un preciso andamento spazio-temporale della temperatura e della pressione dei gas in camera
GRAZIE PER L ATTENZIONEL