Calcolo depressione: Cercasi tecnico fluidodinamica

Ciao,

Grazie a ottimizzazioni costanti delle prestazioni, i motori TDI vengono già dotati di serie di sistemi di aspirazione adeguati, come dimostra in modo evidente la Seat Ibiza Cupra TDI (6L) con il motore 1.9 da 118 kW.
Mentre il motore TDI da 96 kW nel modello 6L deve funzionare a una pressione di sovralimentazione di 1,3 bar con un collettore di aspirazione di circa 20 cm², il modello Cupra, di fabbrica, raddoppia la sezione del collettore di aspirazione a circa 40 cm² con solo circa 0,2 bar di pressione di sovralimentazione in più e senza aumentare la velocità nominale; ciò, apparentemente, per alleggerire il lavoro di aspirazione del turbocompressore (già di dimensioni maggiori) da un'azione di aspirazione che in realtà sarebbe superflua.

Inoltre, questo documento dimostra che non esiste una ragione obbligatoria per l'utilizzo di collettori di aspirazione stretti per i motori TDI, ad esempio, per rispettare i limiti di rumore di aspirazione.

In un articolo specialistico, tra le altre cose riguardante la limitazione dell'aspirazione dei motori TDI in fabbrica, vorrei includere un foglio Excel per il calcolo approssimativo della depressione dell'aspirazione e del potenziale di miglioramento.

Allego qui una prima bozza, chiedendo gentilmente commenti esperti e suggerimenti per migliorarla.


Fuori tema:
La mia Polo si è comportata in modo molto convincente durante i viaggi di vacanza.
Per chi è interessato ai dettagli:

Il consumo di carburante a velocità autostradale è generalmente compreso tra 100 e 160 km/h: da 4,6 a 4,9 litri (per un percorso di circa 550 km, di cui circa il 20% su strade extraurbane) - questo è più o meno lo stesso livello di consumo della mia vecchia Golf 3 AFN.

La cosa più sorprendente è l'assenza di rumore sull'autostrada, nonostante siano stati rimossi circa 7 kg di materiale isolante.
Non si percepisce il tipico ronzio o rombo dei motori TDI; il rumore più forte è rappresentato dal rumore del vento o dal rumore degli pneumatici, a seconda del tipo di asfalto.

Nella lunga sesta marcia (120 km/h a 2000 giri/min), l'accelerazione non è più fulminante, ma a partire da circa 100 km/h, anche a pieno carico, l'auto accelera in modo ancora percepibile su qualsiasi rampa autostradale, praticamente senza che si senta nulla provenire dal motore, a parte un leggero e profondo ronzio, quasi indipendente dal carico, che cambia poco con la velocità.
Guidando in base al rumore, si tende a viaggiare molto più velocemente di quanto si pensi, almeno per chi è abituato ai motori TDI del Golf 3 e dell'Ibiza 6K.

Per me, è un'auto piccola e geniale, perfetta per viaggi economici, rilassati, veloci e confortevoli (anche senza i soliti ausili elettronici!), a patto che la strada non sia una pista sconnessa.
Ad esempio, le corsie di destra dell'autostrada A8, nella zona di Pforzheim, sono completamente inutilizzabili a causa del telaio sportivo di serie -> l'unica soluzione è spostarsi sulla corsia di sorpasso più scorrevole, anche se non c'è nulla da sorpassare...

Sulle strade di campagna, a causa del peso che ormai non è più quello di una piccola utilitaria, si prova a malapena divertimento nella maneggevolezza, ma la spinta del motore a partire da circa 1500 giri al minuto, secondo me, compensa ampiamente questo aspetto .
Dove il cambio si lascia guidare in modo fantastico.

A parte il comportamento delle piste in lamiera ondulata e alcuni piccoli difetti, posso raccomandare senza riserve la versione sportiva della Polo, ma purtroppo il cambio marcia è stato "sportivizzato": la 6ª marcia è ora la marcia di Pmax=Vmax , e tutte le marce inferiori sono state tarate di conseguenza, con rapporti più ravvicinati...

Ciao,
Per quanto ne so, la formula per la perdita di pressione dipendente dalla velocità (senza attrito) non è corretta in questa forma. Secondo Bernoulli, si calcola come ρ/2 * c², dove c è la velocità del flusso e ρ è la densità, che in questo caso può essere considerata costante.

In linea di principio, questo aspetto non è così rilevante. In definitiva, la sezione di ingresso del caricatore è predeterminata. Tuttavia, un'apertura di aspirazione più stretta aumenta naturalmente le perdite di attrito nell'apertura e la perdita di pressione, soprattutto se l'apertura si allarga nuovamente. Tuttavia, se l'angolo di apertura del diffusore è inferiore a 15°, questo aspetto può essere trascurato.

christians ha scritto:

Ciao, Per quanto ne so, la formula per la perdita di pressione dipendente dalla velocità (senza attrito) non è valida in questa forma. Secondo Bernoulli, si calcola come ρ/2 * c², dove c è la velocità del flusso e ρ è la densità, che in questo caso può essere considerata costante.

Ciao Christian,

Secondo la formula, si ottiene esattamente la metà della perdita di pressione rispetto al mio calcolo, probabilmente a causa della divisione per 2, che non è presente nel mio calcolo.

Allora, per ottenere le attenuazioni misurate, le perdite per attrito dovrebbero essere molto più alte del 30% che ho ipotizzato... Conosci qualche regola empirica a riguardo, oltre ad aumentare la percentuale al 160%?

Citazione:

In linea di principio, tuttavia, questo non è così rilevante. In definitiva, la sezione di ingresso nel carico è predefinita.

. . . che nella maggior parte dei casi rappresenta il punto più stretto in cui l'aria viene accelerata fino a quasi la velocità del suono, raggiungendo il limite del compressore, se le mie ricerche finora condotte sono corrette.

Citazione:

Un beccuccio di aspirazione stretto aumenta, ovviamente, le perdite di attrito nel beccuccio e la perdita di pressione, qualora il beccuccio si allarghi nuovamente. Tuttavia, con un angolo di apertura del diffusore inferiore a 15° (se presente), questo può essere trascurato.

Cos'è esattamente il diffusore? È l'imbuto di aspirazione che si allarga?

Personalmente, non ritengo trascurabile la pressione negativa di circa 40-50 metri di colonna d'acqua che si verifica nel mio alloggiamento del filtro dell'aria quando il motore raggiunge la sua potenza massima (misurata tramite LDA attraverso il tubo di collegamento esterno per la pneumatica del motore). L'angolo di apertura del mio collettore di aspirazione è stimato essere inferiore a 15 gradi.
Senza il condotto di aspirazione (-> sistema di aspirazione dell'aria calda dal vano motore), non era più possibile rilevare alcuna depressione.

La depressione generata dal sistema di aspirazione riduce, secondo la mia opinione (ulteriormente), la quantità di aria che entra nel compressore, diminuendo così il flusso massimo di aria che può attraversarlo.

Ciao,
Particolarmente dannose sono le curve strette e le improvvise variazioni di sezione, come gradoni o angoli troppo ampi. Anche le sezioni convergenti poco arrotondate hanno un effetto simile, poiché restringono temporaneamente il flusso a una sezione più piccola della sezione del componente.
Un diffusore è un dispositivo che provoca un'espansione graduale del flusso. In questa sezione, l'energia cinetica del flusso viene convertita in pressione. Altrimenti, questa energia andrebbe persa.

christians ha scritto:

Un'espansione graduale della sezione trasversale viene chiamata diffusore. In questo punto, l'energia contenuta nella velocità viene riconvertita in pressione. Altrimenti, andrebbe persa.

Ciao Chris,

Sembra che il mio diffusore, per quanto riguarda la sua efficacia, non sia poi così efficace.
Purtroppo la mia macchina fotografica digitale è rotta, altrimenti ti avrei già mandato una foto.

È effettivamente possibile, in queste condizioni di flusso, calcolare in modo approssimativo e ragionevolmente accurato la pressione negativa all'interno della cassa LuFik?

Ciao,
In questo modo, è possibile calcolare numericamente il risultato direttamente, proprio come avviene con gli elementi finiti in meccanica.
Sebbene esistano dati di attrito (valori di zeta) per curve, allargamenti, ecc., queste informazioni non sono più valide quando due di tali elementi si trovano uno vicino all'altro.
La soluzione più semplice sarebbe misurare alcune pressioni in punti noti e ricavare i valori tramite una formula.

christians ha scritto:

La soluzione più semplice sarebbe misurare alcune pressioni a un flusso noto e ricavare i valori tramite una formula.

In pratica, ho cercato di fare la stessa cosa con il foglio di calcolo di Excel, ma finora mi sono basato solo sulle mie misurazioni effettuate sulla Polo e su alcuni post che ho trovato qui.

Bene, ho ampliato e riscritto l'articolo tecnico relativo alla modifica dei sistemi di raffreddamento dell'aria per impianti di refrigerazione.
Inizialmente, avevo intenzione di includere il calcolo della pressione negativa, ma per il momento l'ho sostituito con un valore approssimativo di 50 mbar di pressione negativa a Pmax.

Per chi ha tempo e voglia di leggere un'opera un po' più lunga:
Mi dispiace, ma non posso accedere a URL esterni o file specifici. Pertanto, non posso tradurre il testo contenuto in quel link.

Suggerimenti di correzione e integrazione sono sempre benvenuti

Ciao a tutti,
Ho fatto delle foto del sistema di aspirazione del motore ASZ e del motore BPX.
ASZ http://mitglied.lycos.de/monchi1976/hpbimg/sport.jpg
BPX http://mitglied.lycos.de/monchi1976/hpbimg/cupra.jpg
.....da circa una settimana ho installato il tubo di aspirazione 'più grande', ma a quanto pare, almeno per ora, non ha portato alcun miglioramento in termini di prestazioni!!
...come si può notare, il tubo di aspirazione originale (ASZ) è molto più piccolo all'ingresso, ma si allarga nella parte collegata alla scatola del filtro dell'aria, come nel caso della Cupra.
...questa riduzione non aumenterebbe la velocità del flusso d'aria? ...altrimenti, l'aumento del diametro del tubo non aumenterebbe necessariamente la massa d'aria che arriva all'alloggiamento del filtro, giusto?
Saluti.
Monchi.

MONCHI ha scritto:

...questo restringimento non aumenterebbe la velocità del flusso ??.....allora, il volume d'aria che arriva alla scatola del filtro non aumenterebbe necessariamente a causa di un diametro maggiore del tubo ??

Corretto, ma è necessaria una pressione inferiore per aspirare la stessa quantità di aria. Questo si traduce in un numero di giri inferiore del compressore -> articolo tecnico.