ANALISI E OTTIMIZZAZIONE DI PISTONI AD ALTE PRESTAZIONI PER PROPULSORI V12

Il presente lavoro di tesi si concentra sull’analisi termo-meccanica e l'ottimizzazione fluidodinamica e strutturale di pistoni ad alte prestazioni destinati a motori a combustione interna a dodici cilindri a V (V12). Data l'elevata densità di potenza e le sollecitazioni termiche estreme caratteristiche di questa architettura, lo studio mira a conciliare l'esigenza di massimizzare l'efficienza termodinamica con quella di garantire l'integrità strutturale sotto cicli di carico gravosi. La metodologia adottata prevede un approccio multi-fisico integrato. In una prima fase, è stata condotta un'analisi numerica mediante CFD (Computational Fluid Dynamics) per valutare i regimi di scambio termico e la distribuzione delle temperature sulla mantelliera e sulla testa del pistone. Successivamente, tali dati sono stati utilizzati come condizioni al contorno per un'analisi agli elementi finiti (FEA), finalizzata a studiare le deformazioni meccaniche e le sollecitazioni residue indotte dalla pressione di combustione e dalle inerzie del manovellismo. L'ottimizzazione si è focalizzata sulla geometria del cielo del pistone, sul profilo della mantelliera e sulla selezione di leghe di alluminio avanzate (o materiali compositi), con l'obiettivo di ridurre la massa alternativa complessiva, minimizzare gli attriti di primo distacco e migliorare il rapporto di compressione. I risultati ottenuti dimostrano che le soluzioni geometriche proposte consentono una significativa riduzione dello stress termico localizzato, favorendo una combustione più omogenea e una maggiore longevità dei componenti. Il lavoro si conclude con una validazione dei benefici prestazionali in termini di riduzione dei consumi specifici e incremento della potenza erogata, confermando la validità dell'approccio di progettazione basato sulla simulazione avanzata per motori ad alte prestazioni.