Uno dei campi di applicazione più comuni della CFD (Computational Fluid Dynamics) è ovviamente quello delle turbomacchine. Spesso vediamo queste come macchine complesse è molto lontane da noi, ma la realtà non è così: pompe e ventilatori in particolare sono turbomacchine molto comuni e anzi, presenti nella realtà quotidiana di ognuno di noi.
Obiettivi delle simulazioni
Quando si ottimizza attraverso analisi CFD è sempre bene definire quali sono gli obiettivi da raggiungere. Nel caso delle turbomacchine gli obiettivi generalmente sono di due tipi:
- Miglioramento dell’efficienza
- Riduzione del rumore generato
Si tratta ovviamente di due obiettivi generici che possono variare di caso in caso. A partire da questi obiettivi è quindi necessario andare ad impostare le nostre simulazioni CFD affinchè riescano ad essere esaustive.
Approccio al problema
Sembra scontato, ma una turbomacchina è, generalmente, composta da un organo meccanico che si mette (o viene messo) in rotazione, trasferendo energia meccanicha al fluido, o prelevando energia meccanica dal fluido. Ecco che si apre sin da subito una scelta molto importante: che modello di rotazione andare ad applicare per simulare tale rotazione? I più comuni software CFD ne mettono a disposizione due:
- MRF (Multi Reference Frame)
- Mesh rotante
Il primo modello – che può assumere nomi differenti – è un modello statico: durante la simulazione non vedremo la turbomacchina in rotazione, bensì questa è modellata inserendo le forze centrifughe e di coriolis all’interno della zona rotante. Ovviamente viene semplificata la realtà, ma i benefici in termini di riduzione di tempi e costi di simulazione sono elevati.
Il secondo modello è invece quello più reale: la mesh della turbomacchina è effettivamente posta in rotazione, così come nella realtà. La simulazione è molto più articolata: si tratta sempre di un’analisi transitoria, dove l’utente poi dovrà mediare i risultati per ottenere il valore di riferimento medio nel tempo. Ovviamente i tempi di simulazione si dilatano.
L’esperienza
La regola per decidere su quale dei modelli andare ad utilizzare non è ferrea ed ovviamente è sempre l’esperienza che supporta l’utente. Ma è possibile avere numerosi input che aiutano l’utente quali. In seguito se ne riportano alcuni con il suggerimento di utilizzo relativo al modello:
- Geometria non perfettamente assialsimmetrica -> mesh rotante
- Analisi della sola girante (senza convogliatori un uscita/entrata) -> MRF
- Simulazione preliminare -> MRF
- Girante di tipo assiale -> mesh rotante da preferirsi
_________________________________
CFD FEA Service SRL è una società di servizi che offre consulenza e formazione in ambito ingegneria e IT. Se questo post/prodotto ti è piaciuto ti invitiamo a:
- visionare il nostro blog
- visionare i software disponibili - anche per la formazione
- iscriverti alla nostra newsletter
- entrare in contatto con noi attraverso la pagina contatti
Saremo lieti di seguire le tue richieste e fornire risposte alle tue domande.
0 Comments