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Convegni ATI - Accesso riservato soci CTI

Simulazione termo-fluidodinamica 3D di un canale di marmitta catalitica a tre vie per MCI a mezzo di schemi chimici dettagliati

Pubblicazione


Autore: C. Arrighetti, S. Cordiner, V. Mulone

Collana: CA - 60 - Roma 2005

Note:
I sempre più stringenti limiti alle emissioni inquinanti dei motori a combustione interna ad accensione comandata richiedono soluzioni innovative per il trattamento dei gas di scarico. Per garantire il rispetto dei limiti alle emissioni per tutta la vita utile del veicolo è fondamentale disporre di sistemi di post-trattamento molto efficienti, e, soprattutto, in grado di raggiungere rapidamente le condizioni ottimali di funzionamento durante il warm-up del motore. Il disegno dell’intero sistema di
scarico si integra pertanto sempre più nel progetto del motore e richiede lo sviluppo di soluzioni innovative, quali l’utilizzo di catalizzatori multipli (close-coupled ed underfloor) e ad alta densità di celle (fino a 1200 CPSI).
La fluidodinamica computazionale (Computational Fluid Dynamics, CFD) è già ad oggi
fondamentale per il calcolo dei condotti, a supporto dei test effettuati sul motore. Tuttavia, la recente evoluzione dei sistemi informatici e la disponibilità di strumenti in grado di descrivere i fenomeni chimici e fluidodinamici con sempre maggior grado di dettaglio fa sì che il ruolo della simulazione possa essere sempre più importante nel contesto del progetto di tali dispositivi.
Nella presente memoria la tematica esposta viene approfondita attraverso la valutazione delle prestazioni di uno strumento di simulazione 3D di un singolo canale di marmitta catalitica attraverso la rappresentazione delle equazioni della termo-fluidodinamica. Il modello fluidodinamico, basato sul codice FLUENT, è inoltre collegato ad un solutore chimico (CANTERA), che, a partire da uno schema dettagliato delle reazioni di superficie, permette di simulare con elevato grado di dettaglio l’evoluzione della composizione del gas di scarico lungo i canali del convertitore.
I risultati ottenuti mostrano come sia possibile prevedere con grande precisione l’evoluzione dei processi termo-fluidodinamici e chimici e, quindi, analizzare l’evoluzione delle principali specie inquinanti nel dispositivo con particolare riferimento alla conversione delle specie regolamentate (CO, C3H6, ed NO).


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