CFD

Descrizione del processo di creazione di leggi di parete basate su un approccio machine learning. Delle reti neurali sono addestrate su simulazioni ad alta fedeltà per calcolare una correzione per l'energia cinetica turbolenta. Nel lavoro sono riportate sia l'implementazione in OpenFOAM e un'analisi delle loro prestazioni rispetto allo stato dell'arte.

In questo studio è presentata l'analisi CFD di una valvola di controllo della direzione oleodinamica. La simulazione è stata validata in termini di caduta di pressione e forza di flusso con diverse posizioni del cassetto. Inoltre, il modello è stato utilizzato come strumento di progetto per attenuare la forza di flusso. Si è trovato che la forza ad apertura massima può essere ridotta in modo significativo con un modesto incremento della caduta di pressione attraverso la valvola.

Desiderate progettare o investire in un impianto di riscaldamento per capannoni alti o nella sua ristrutturazione? Vi state chiedendo come scegliere la soluzione migliore per garantire il comfort termico dei dipendenti all'interno dei vostri locali? Una simulazione effettuata dall'ufficio di progettazione SOLSI-CAD sul software CFD fornisce informazioni oggettive sul confronto dell'efficienza di due tipologie di sistemi di riscaldamento per capannoni alti. Questo studio mette a confronto il livello di comfort termico degli operatori di un capannone di produzione nel settore aeronautico ottenuto con due sistemi di riscaldamento.

Despite the growing consolidation of 3D CFD approaches in industrial design practices, CFD-based throughflow codes are increasingly seen as fundamental and credible tools for aerodynamic analysis, with short turnaround times. The present paper retraces the development and some applications of a modern and complete CFD-based throughflow solver particularly suitable for multistage axial turbines. Its capabilities are demonstrated by discussing and comparing results with the experimental data available, for a significant range of test cases. A good agreement in terms of overall performance and spanwise distributions is achieved in both design and off-design operating conditions.

Il presente lavoro mostra il processo di progettazione di una turbina a flusso radiale (RIT) ad alto rapporto di espansione a singolo stadio per applicazioni basate su Ciclo Rankine Organico (ORC) per il recupero del calore residuo allo scarico di una micro turbina a gas. Lo spazio di progettazione della RIT è analizzato per tre casi di studio - con diversi fluidi di lavoro - per mezzo di un codice di progettazione 1D interno e le configurazioni più promettenti della turbina sono esaminate con calcoli 3D CFD, valutando la precisione del modello 1D e l'efficacia della procedura di progettazione.

Gli strumenti di previsione meteorologica sono in grado di fornire una stima del campo di vento in una determinata area geografica, con un anticipo di diverse ore e una precisione spaziale generalmente di qualche centinaia di metri. Si propone quindi un metodo multiscala inteso ad incrementare sensibilmente la risoluzione spaziale di tale previsione nelle aree dei parchi eolici, mediante l'implementazione nel sistema previsionale di strumenti di calcolo dell'aerodinamica locale (CFD).

La tesi tratta lo studio CFD di motori Diesel alimentati in parte con Gas Naturale, più eco-friendly rispetto al gasolio, in modalità Dual Fuel, con l'obiettivo di approfondire l'interazione tra i due combustibili e la formazione di inquinanti attraverso un progressivo miglioramento dei modelli cinetici e di combustione. La validazione dei risultati numerici è ottenuta dal confronto con dati sperimentali disponibili su tre motori con caratteristiche differenti. L'articolo riassume i contenuti della tesi elaborata dall'autrice cui è stato assegnato il premio "Tesi di Dottorato ATI 2020" nell'ambito dello svolgimento del 75^ Congresso annuale dell'Associazione.

(In lingua inglese) L'introduzione di sistemi ad iniezione diretta nei motori alimentati a benzina (GDI) costituisce una promettente soluzione tecnica per ridurre le emissioni di gas a effetto serra (GHG) ma, al contempo, tende a promuovere la formazione di un più alto numero di particelle ultrafini (PN) rispetto alla tecnologia ad iniezione indiretta (PFI). La comunità scientifica ha profuso un notevole sforzo nell'investigazione delle cause principali che portano alla formazione del particolato tramite simulazioni 3D-CFD. In questo lavoro, una metodologia basata sul Metodo delle Sezioni è utilizzata e validata al fine di predire quantitativamente la massa di particolato (PM), il numero di particelle (PN) e la distribuzione dei diametri delle particelle (PSDF) sulla base di misure sperimentali effettuate su un motore di ricerca GDI ad accesso ottico. (Presentazione in inglese)

Engine knock is emerging as the main limiting factor for modern spark-ignition (SI) engines, facing increasing thermal loads and seeking demanding efficiency targets. To fulfill these requirements, the engine operating point must be moved as close as possible to the onset of abnormal combustion events. The turbulent regime characterizing in-cylinder flow and SI combustion leads to serious fluctuations between consecutive engine cycles. This forces the engine designer to further distance the target condition from its theoretical optimum, in order to prevent abnormal combustion to severely damage the engine components just because of few individual heavy-knocking cycles. A RANS-based model is presented in this study, which is able to predict not only the ensemble average knock occurrence, poorly meaningful in such a stochastic event, but also a knock probability.

(In lingua inglese) - Micro GT and distributed Micro cogeneration. - Technology development. - What a MGT is. - Cycle analysis: Effect of TIT and Component Efficiency. - CFD Model. - Mechanical integrity. - Centripetal Turbine Optimization. -

Il Galletti Group presenta i servizi di ausilio al progettista per impianti sostenibili. La proposta di valore del Galletti Group è composta non solo da prodotti ma anche da servizi, che consentono di differenziare e rendere unica l'offerta. La divisione HiRef Engineering presenta come Il Gruppo può essere di ausilio alla progettazione con lo scopo di rispondere al meglio alle esigenze del cliente. Il workshop illustra nel dettaglio i differenti servizi, supportati da alcuni esempi di come è possibile rendere sostenibile la proposta tecnica.

Nuove tecnologie per la progettazione e la realizzazione di impianti di sollevamento con pompe sommergibili - casi applicativi. Impianto di sollevamento porte Vinciane Cesenatico - Modelli idraulici per la corretta progettazione degli impianti e degli interventi - Esempi di applicazioni avanzate: o Applicazione del CFD nella realizzazione di un revamping d'impianto o Impianti con sistemi automatici per la pulizia della parte aspirante o Impianti con innesco sifone a quote elevate

Lo studio del fenomeno della cavitazione mediante simulazioni numeriche svolge un ruolo cruciale nella progettazione delle principali macchine idrauliche quali pompe, turbine ed eliche per applicazioni navali. In questo lavoro sono state condotte delle simulazioni numeriche su un profilo NACA0015 mediante l’utilizzo del software CFD open source OpenFOAM combinando diversi modelli di turbolenza (k-? SST e k-kl-?) e di trasporto di massa (Schnerr & Sauer, Kunz e Zwart).

In questo articolo si mostra il progetto, la realizzazione e i test sperimentali del primo impianto ad ultrasuoni integrato di uno scambiatore di calore caldo/freddo (Sono-Heat-Exchanger), destinato all’industria dell’olio extra vergine di oliva, con lo scopo di ottenere la migliore qualità del prodotto con la più alta efficienza. È stata utilizzata una simulazione CFD 3D multifase, come strumento per il design del Sono-Heat-Exchanger (SHE). L’impianto, installato tra il frangitore ed il decanter, ha prodotto risultati importanti in sperimentazione industriale, relativi a rese e contenuto fenolico, che dimostrano la grande importanza di questa innovazione.

(in lingua inglese) In order to quantify the potential delay to sprinkler activation caused by jet fans continuing to operate sixteen CFD analyses are undertaken to determine whether (i) it is significant and (ii) it detrimentally impacts upon the means of escape in the car park undertaken in a separate companion analysis (not presented here for brevity). The results of the analyses indicate delays of 630s to sprinkler activation where the sprinkler and jet fans layout was coordinated so the sprinklers are inplane with the jet fan nozzle. This does not significantly increase the hazard to occupants with the safety margin in the egress design being many times greater than this. Furthermore, the jet fans do not adversely affect the visibility in means of escape.

(in lingua inglese) Based on a typical example 2 lane road tunnel with a fixed smoke extraction rate of 282 m3 /s, Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis has been performed on selected cases to investigate the modified critical velocity considering specific smoke extraction configurations and other parameters. These parameters examined included the extraction damper locations, total number of operating dampers, tunnel gradient, fire location and the traffic blockages in the tunnel region that is upstream of the fire.

Nel presente lavoro è stata presentata una metodologia per il progetto di micro turboespansori assiali da utilizzare in sostituzione di valvole di laminazione per recuperare parte dell’energia che altrimenti verrebbe persa. Questa metodologia consiste essenzialmente in tre passi: utilizzo di una semplice formulazione unidimensionale per la definizione dei principali parametri geometrici e operativi della macchina; calcolo bidimensionale ottimizzato per la definizione della forma delle palette statoriche e rotoriche; simulazione CFD tridimensionale dell’intera macchina per valutare i coefficienti di perdita necessari nel calcolo unidimensionale.

(in lingua inglese) VBM/RBM solvers are developed in this work to predict the flowfield around a tilt-rotor in a conversion mode. The developed solvers are validated through comparing the calculated results with the available experimental data. The solvers are also used to investigate the effects of different flight modes on the tilt-rotor flowfield. A combination of the moving-embedded grid methodology and the AIM methodology can account for the rigid blade motions in a conversion mode, and is shown to be effective and robust in searching for the corresponding donor elements and getting the interpolated data for the information communication among different calculation zones. The proposed multi-layer movingembedded grid technique is capable of capturing effectively the unsteady characteristics of the flowfield of the tilt-rotor in a conversion mode.

(in lingua inglese) The new transition model is implemented into an inhouse CFD solver and tested for some typical cases, ranging from low speed flows to hypersonic flows. Results from simulations in this work show that the accuracies of the flows are significantly improved by the proposed transition model, compared with the fully laminar and fully turbulent calculations.

(in lingua inglese) The indoor thermal comfort of an air-conditioned room with roof and wall insulations is analyzed using CFD technique. The wood wool material is used as insulation layer which is identified as a cost effective and easily available material. Four types of building room are investigated namely traditional room (roof made of concrete and weathering tile- room A), room with additional insulation layer wood of 2 cm thick between concrete and weathering tile (room B), same room with wood thickness of 6 cm (room C) and room with wood wool on both roof and wall (room D).

...PER TURBINE A GAS Il lavoro presenta uno studio numerico su un bruciatore a basse emissioni inquinanti per turbina a gas. Vengono proposte e studiate, mediante simulazioni CFD RANS, alcune configurazioni alternative a quelle esistenti di premiscelatore e di iniezione pilota, con lo scopo di minimizzare le emissioni NOX allo scarico. I risultati ottenuti sono incoraggianti e hanno portato alla definizione di un set di geometrie da analizzare in futuri test sperimentali.

In questo lavoro viene mostrato l'evoluzione di un motore esistente, al fine di renderlo rispettoso delle norme americane Tier 4i in materia di emissioni, senza incrementi eccessivi del costo finale di produzione. Per giungere a tale obiettivo è necessaria una profonda conoscenza di tutti i parametri che influiscono sulla combustione e sulla formazione delle emissioni di NOx e particolato. In questo scenario la CFD prova le sue potenzialità permettendone un’analisi approfondita.

Analisi dei vantaggi che si possono ottenere nell’utilizzo dei processori grafici nella fluidodinamica computazionale; reso possibile grazie al cuda, l’architettura di elaborazione in parallelo creata da nVIDIA, che permette di sfruttare la potenza di calcolo delle gpu per scopi differenti dalle normali elaborazioni grafiche. Punto di partenza è lo studio effettuato in lavori passati sulla Ferrari 458 Italia GT2. Descritto il processo di generazione della mesh di superficie, di quella di volume e le loro caratteristiche; successivamente viene illustrato il setting del software Fluent per l’analisi cfd. Viene fatta una campagna di prove in cui si effettua l’analisi cfd del modello della vettura con diverse configurazioni del cluster, per poi confrontare i risultati con quelli che si ottengono in una seconda campagna di prove in cui si effettua l’analisi cfd con l’ausilio del cuda.

Gli argomenti trattati nel presente lavoro di tesi si inseriscono all’interno dell'attività di ricerca svolta presso il “Dipartimento di Ingegneria civile e industriale”, sezione di Ingegneria Aerospaziale, relativa allo sviluppo, costruzione e sperimentazione di un velivolo anfibio ultraleggero con configurazione alare prandtl plane. L’obbiettivo del presente elaborato è quello di analizzare il decollo effettuando, con l’ausilio del software CFD STAR-CCM+ della CD-adapco, completa simulazione dell’intera manovra. Tutto ciò è preceduto, in una prima fase, da una campagna di validazione delle prove sperimentali “High-speed” condotte in vasca navale presso l’Istituto Nazionale di Studi ed Esperienze di Architettura Navale del CNR di Roma al fine di effettuare una verifica del codice numerico CFD utilizzato.

La prima parte del lavoro descrive il modello numerico di una macchina reversibile (pompa-turbina)funzionante da turbina. Sono presentate tutte le impostazioni e i passaggi seguiti per validare i risultati ottenuti tramite analisi CFD. La seconda parte tratta la simulazione numerica della fase di frenatura della macchina dove si riscontra il comportamento instabile. I risultati ottenuti confermano la presenza di celle stallate rotanti che causano l'instabilità, come riportato in letteratura.

L’inserimento delle PAT nelle idrica con il duplice scopo di regolare il livello delle pressione e di riconvertire le dissipazioni funzionali in potenza elettrica può risultare molto vantaggioso, ma la scarsa conoscenza relativa al loro funzionamento in condizioni sia stazionarie che dinamiche ha fatto sorgere la necessità di uno studio più approfondito. Uno studio sulla numerosità della griglia fluidodinamica e sull’influenza dei rasamenti ha permesso di ridurre notevolmente i tempi e le risorse richiesti per i calcoli CFD, garantendo risultati affidabili in termini di prestazioni idrauliche della PAT in regime stazionario. Lo studio CFD del comportamento della PAT in condizioni transitorie mostra che la risposta dinamica della turbomacchina non è trascurabile. Il nuovo modello proposto mostra come si generino sovrapressioni maggiori rispetto alla modellazione classica quasi steady.

Il problema analizzato in questo lavoro di tesi riguarda lo studio del flusso a superficie libera attorno ad una carena, per mezzo di simulazioni numeriche. L’obiettivo principale è stato quello di sviluppare una metodologia in grado di fornire una stima della resistenza al moto del corpo in esame, da confrontare poi con i risultati sperimentali ottenuti in vasca navale. A tal fine è stato utilizzato il codice commerciale Fluent, basato su modelli RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes equations) affiancati da opportuni modelli di turbolenza e sul metodo dei volumi finiti per la discretizzazione delle equazioni.

Il presente lavoro di tesi è nato con lo scopo di creare e validare un modello uidodinamico attraverso un codice CFD di un ventilatore centrifugo, al fine di poterlo utilizzare nello studio e nella valutazione di strategie progettuali innovative per la riduzione del rumore. Sono stati analizzati diversi modelli di turbolenza e diverse tipologie di mesh con lo scopo di ottenere un modello CFD accurato, che permetta di ottenere dati numerici quanto più vicino possibile ai dati sperimentali ottenuti in laboratorio.

Nella prima parte della tesi è fornita un'analisi del funzionamento di un idrogetto ad imbocco obliquo in diverse condizioni operative. L'analisi è stata condotta attraverso simulazioni fluidodinamiche (CFD) che hanno permesso di caratterizzare il campo di moto interno al condotto e di individuare le prestazioni e le principali fonti di perdita del sistema. La seconda parte ha come obiettivo il retrofit dell'effusore dell'idrogetto per aumentare il rendimento dello stesso e le prestazioni complessive.

Lo scopo di questa tesi è l’introduzione di un modello di calcolo per le perdite 3D di shock in un programma pre-esistente in grado di calcolare il rendimento ed il rapporto di compressione per un generico compressore transonico. Dal programma si vuole ottenere i valore del rendimento, del rapporto delle pressioni e del rapporto delle temperature su una schiera di pale in funzione dello span. Tali curve sono poi confrontate con i risultati ottenuti da un modello CFD sullo stesso tipo di rotore. Il programma da cui si parte considera un compressore transonico di cui si calcolano le perdite del flusso subsonico e le perdite del flusso supersonico. Tale programma ottiene come risultato un singolo valore del rendimento e del rapporto di compressione per l’intera palettatura.

Analisi CFD dell'effetto dei parametri geometrici (lunghezza e corda alla radice) di una winglet su una turbina eolica ad asse orizzontale. Il modello CFD è stato validato con i risultati disponibili dalle prove in galleria del vento dei test eseguiti dalla NREL fase VI.

(in lingua inglese) Questa tesi tratta della reazione di ossidazione dell'idrogeno su un catalizzatore di platino in una geometria a flusso stagnante. In particolare, si analizzano gli effetti di: attività del catalizzatore, geometria del reattore e fluidodinamica sulla cinetica della reazione. Inizialmente, sono stati eseguiti dei trattamenti termochimici per analizzare la variazione dell'attività del catalizzatore, poi si è valutato l'effetto del mass transfer confrontandosi con la letteratura.

Questa tesi si è posta l'obiettivo di migliorare il codice commerciale CFD Ansys Fluent, per ottenere un solutore in grado di compiere simulazioni accurate di flussi in ebollizione nel regime slug flow. Un codice numerico affidabile permette una miglior comprensione della dinamica della bolla causata dall'evaporazione, rendendo possibile la stima dello scambio termico alla parete. Per limitare il costo computazionale delle simulazioni, il problema è modellato con una formulazione assialsimmetrica. Le fasi liquido e vapore sono incomprimibili ed in moto laminare. Attraverso un approccio di tipo single fluid, le equazioni che governano il moto sono scritte come per un flusso a fase singola, tuttavia discontinuità ed effetti di interfaccia vanno introdotti e discretizzati propriamente.

L' attività svolta nella presente tesi ha cercato di fornire delle risposte a queste esigenze. Data la complessità dell‟argomento è stato adottato un approccio che affianca l‟attività sperimentale a quella modellistica che sono applicate a problemi di diversa scala, da quella di laboratorio a quella pilota. L‟approccio multi-scala è partito dai fenomeni coinvolti nella gassificazione delle biomasse: in particolar modo lo step di pirolisi. A riguardo è stata messa a punto una procedura di valutazione di cinetiche di devolatilizzazione di biomasse ad alta velocità di riscaldamento, che integra una campagna sperimentale di prove di pirolisi con un Drop Tube Reactor e la relativa modellazione di questa apparecchiatura con un codice CFD.

Obiettivo del presente lavoro è quello di simulare, tramite un codice fluidodinamico, l'iniezione diretta dell'idrogeno e il conseguente miscelamento con l'aria, in un motore a combustione interna di 500 cm3, e di confrontare i risultati ottenuti con un modello preesistente validato con i dati sperimentali ottenuti precedentemente al banco dal personale di laboratorio. Il modello è stato usato per verificare come la geometria della camera di combustione influenzasse il miscelamento aria-idrogeno nel cilindro.

La presente tesi di dottorato presenta gli apetti di sicurezza delle miscele idrogeno / metano. La parte teorica ha riguardato lo studio delle tecniche di misura delle concentrazione delle miscele con aggiunta di idrogeno fino ad un 30%vol. in metano. Attività sperimentali di rilascio e stratificazione in ambiente chiuso ed in ambiente dotato di ventilazione naturale sono state condotte presso il laboratorio del Dipartimento. Le concentrazioni sono state misurate con l'ausilio di sensori ossigeno e gas cromatigrafia. Simulazioni CFD sono state condotte per la verifica della riproducibilità delle caratteristiche di dispersione e stratificazione delle suddette miscele.

Nel presente lavoro, viene proposto un metodo di calcolo fluidodinamico in grado di valutare, con ridotti tempi di calcolo, il campo di velocità in scia e le prestazioni dei rotori Darrieus per lo studio di parchi eolici. Tale metodo potrà essere facilmente esteso al caso di turbine ad asse orizzontale. Il metodo è validato per confronto con le prestazioni sperimentali del rotore Darrieus da 17 metri testato presso i Sandia National Laboratories (Albuquerque) e con i risultati di altri modell

In questo articolo è presentato un modello CFD avanzato per la combustione del polverino di carbone, realizzato con il software commerciale Fluent. La combustione del carbone è caratterizzata da complessi fenomeni chimico-fisici, che richiedono di essere descritti attraverso specifici modelli matematici.