Scopo di questo lavoro è lo sviluppo di un meccanismo cinetico semplificato per una miscela composta da iso-ottano, neptano ed etanolo mediante la metodologia CSP (Computational Singular Perturbation), per applicazioni di natura prevalentemente motoristica. La semplificazione dei meccanismi cinetici dettagliati si rende necessaria per lo studio del processo di combustione con l’utilizzo di codici di calcolo CFD al fine di ottenere risultati in tempi di calcolo di interesse pratico. In letteratura, sono disponibili diversi meccanismi cinetici dettagliati di ossidazione sia di miscele di iso-ottano e neptano, comunemente indicate come Primary Reference Fuel (PRF), che dell’etanolo (EtOH). In questo lavoro, è stato sviluppato un meccanismo dettagliato per l’ossidazione della miscela PRF-EtOH sulla base di un meccanismo per il PRF, che prevede 33 specie chimiche e 38 reazioni elementari, e di un meccanismo per l’etanolo, con 235 reazioni e 46 specie, entrambi presenti in letteratura. Il meccanismo è stato validato confrontandone le predizioni relative all’auto-ignizione a volume costante di miscele PRF e PRF-EtOH con dati sperimentali disponibili in letteratura al variare di temperatura, pressione e composizione iniziali. Il meccanismo dettagliato PRF-EtOH, è stato poi semplificato utilizzando una procedura basata sulla metodologia CSP. La semplificazione ha comportato una riduzione del numero di specie e reazioni elementari rispettivamente del 14% e del 16%. Il meccanismo dettagliato e quello semplificato sono stati confrontati in termini di tempo di ritardo di accensione e profili di temperatura e delle principali specie chimiche, al variare delle condizioni iniziali in termini di pressione e temperatura, con un meccanismo più complesso analizzato in un precedente lavoro e con dati sperimentali disponibili in letteratura. Il confronto ha evidenziato un ottimo accordo tra il meccanismo dettagliato e quello semplificato mediante CSP. I meccanismi così sviluppati risultano particolarmente adatti alla modellazione della combustione a basse temperature e alte pressioni, condizioni tipiche di funzionamento degli MCI in configurazione HCCI.

Un Meccanismo Cinetico Semplificato per l'Ossidazione di Miscele PRF-Etanolo ad Alta Pressione

SALVATO, LUIGI;VIGGIANO, ANNARITA;MAGI, Vinicio
2011

Abstract

Scopo di questo lavoro è lo sviluppo di un meccanismo cinetico semplificato per una miscela composta da iso-ottano, neptano ed etanolo mediante la metodologia CSP (Computational Singular Perturbation), per applicazioni di natura prevalentemente motoristica. La semplificazione dei meccanismi cinetici dettagliati si rende necessaria per lo studio del processo di combustione con l’utilizzo di codici di calcolo CFD al fine di ottenere risultati in tempi di calcolo di interesse pratico. In letteratura, sono disponibili diversi meccanismi cinetici dettagliati di ossidazione sia di miscele di iso-ottano e neptano, comunemente indicate come Primary Reference Fuel (PRF), che dell’etanolo (EtOH). In questo lavoro, è stato sviluppato un meccanismo dettagliato per l’ossidazione della miscela PRF-EtOH sulla base di un meccanismo per il PRF, che prevede 33 specie chimiche e 38 reazioni elementari, e di un meccanismo per l’etanolo, con 235 reazioni e 46 specie, entrambi presenti in letteratura. Il meccanismo è stato validato confrontandone le predizioni relative all’auto-ignizione a volume costante di miscele PRF e PRF-EtOH con dati sperimentali disponibili in letteratura al variare di temperatura, pressione e composizione iniziali. Il meccanismo dettagliato PRF-EtOH, è stato poi semplificato utilizzando una procedura basata sulla metodologia CSP. La semplificazione ha comportato una riduzione del numero di specie e reazioni elementari rispettivamente del 14% e del 16%. Il meccanismo dettagliato e quello semplificato sono stati confrontati in termini di tempo di ritardo di accensione e profili di temperatura e delle principali specie chimiche, al variare delle condizioni iniziali in termini di pressione e temperatura, con un meccanismo più complesso analizzato in un precedente lavoro e con dati sperimentali disponibili in letteratura. Il confronto ha evidenziato un ottimo accordo tra il meccanismo dettagliato e quello semplificato mediante CSP. I meccanismi così sviluppati risultano particolarmente adatti alla modellazione della combustione a basse temperature e alte pressioni, condizioni tipiche di funzionamento degli MCI in configurazione HCCI.
9788895267111
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