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SOFTWARE
Il motore virtuale viene ‘animato’ con dati da GT-Suite.
Pandora è una concept car virtuale con ambiente dell’intero veicolo e del vano motore modellati con
Star-CCM+.
brificazione e nell’ambiente del va-
no motore. Per virtualizzare quanto
sopra, InDesA ha usato Star-CCM+
per realizzare un modello di un mo-
tore virtuale. Il modello è stato pro-
gettato per dimostrare le tecniche
di simulazione termica con opzioni
per differenti tecnologie di gestione
termica: raffreddamento ripartito,
collettore di scarico raffreddato ad
acqua, radiatore dell’olio motore e
incapsulamento termico. Il motore
virtuale viene animato con modelli
di simulazione di GT-Suite per le
prestazioni del motore, la combu-
stione con l’aria aspirata e lo sca-
rico, il trasferimento di calore alla
struttura del motore, il circuito di
lubrificazione e di raffreddamento.
Per migliorare la tradizionale came-
ra di test reale, InDesA ha messo a
punto un veicolo virtuale con vano
motore e ambiente del veicolo com-
pleto usando Star-CCM+, che unisce
in sé i modelli CFD e di trasferimento
del calore coniugati (CHT). La con-
cept car virtuale di InDesA è stata
battezzata ‘Pandora’.
Auto virtuale
Il modello di automobile virtuale
Pandora, quindi, viene utilizzato
per simulare le prestazioni termiche
del motore con il trasferimento di
calore al vano motore e all’am-
biente esterno. Il modello Pandora
include il motore e un vano mo-
tore semplificato, con sistemi di
aspirazione aria, scarico e raffred-
operativi di base del motore, le
portata di flusso di massa, la pres-
sione e la temperatura nei sistemi
di aspirazione aria e di scarico e
nel circuito di raffreddamento e
di lubrificazione. Questo output di
simulazione fornisce quindi le con-
dizioni al contorno per un modello
Star-CCM+ del motore, nonché per
l’ambiente dell’intero veicolo e del
vano motore. Ciò viene utilizzato
per calcolare lo scambio di calore
all’interno del motore, attraverso
i sistemi di scarico e di raffredda-
mento, e infine la dispersione di
calore verso l’ambiente esterno.
La dispersione del calore del motore
viene controllata tramite le tecnolo-
gie di gestione termica incorporate
nella progettazione termica del mo-
tore, nella progettazione dei sistemi
di scarico, di raffreddamento e di lu-
che non sono presenti sui normali
banchi di prova per motori. I proto-
tipi di motore delle fasi iniziali ge-
neralmente incorporano limiti delle
prestazioni per tutelare il motore
durante le prove. Questi possono
includere limitazioni della coppia
e della velocità e un arricchimento
della miscela di combustione - tutti
progettati per proteggere il motore
mantenendo le temperature infe-
riori a quelle di un motore di serie,
con un significativo impatto sulla
dispersione del calore. Il dilemma
è che la dispersione del calore deve
essere compresa nella fase iniziale
dello sviluppo, ma in questa fase le
caratteristiche di combustione e di
scarico del motore spesso non sono
abbastanza mature da consentire
una valutazione accurata della di-
spersione del calore sulla base dei
test su prototipo reale.
Prove reali e virtuali
Per rimediare a questi inconvenien-
ti, InDesA ha messo a punto un
nuovo metodo che utilizza le nor-
mali procedure di prove reali per
calibrare modelli di simulazione del
flusso di fluido e del trasferimento
del calore. La simulazione viene
quindi usata per ottenere informa-
zioni complementari che eliminano
le incertezze e la mancanza di pre-
cisione dovute all’immaturità del
prototipo reale della fase iniziale
di sviluppo. I test reali forniscono
informazioni esaurienti sul motore,
per esempio la pressione di com-
bustione, le temperature, l’attrito e
consumo di combustibile, mentre le
mappe termiche degli scambiatori
di calore integrati devono essere
collaudate su banchi di prova reali o
virtuali separati. Queste misurazio-
ni vengono utilizzate per popolare
e calibrare vari modelli di motore
in GT-Suite. Le risultanti previsioni
di resa delle simulazioni per il con-
sumo di combustibile, i parametri
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progettare
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GIUGNO
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LUGLIO
2016