CFD

(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).

COMSOL, fornitore leader di software per la simulazione e la modellazione multifisica e per la progettazione di app di simulazione, oggi annuncia il rilascio della versione 5.2 di COMSOL Multiphysics®, presentando alla comunità degli utenti l’unico ambiente totalmente integrato per la creazione di app di simulazione. Questa versione di COMSOL Multiphysics® e di COMSOL Server™ introduce nuove funzionalità, oltre a una maggiore stabilità, robustezza e rapidità di esecuzione. I principali aggiornamenti apportati all’Application Builder, disponibile in COMSOL Multiphysics, includono i nuovi Editor Tool per la semplice creazione di componenti nell’interfaccia utente delle app, comandi per l’aggiornamento dinamico dei grafici e un maggiore controllo sulla distribuzione delle app di simulazione. Lanciare app di simulazione con COMSOL Server in una rete aziendale o su cloud è ora fino a cinque volte più rapido. Numerosi aggiornamenti, nuove funzionalità e nuovi esempi di app di simulazione sono inoltre disponibili per tutti i prodotti aggiuntivi, in ambito elettrico, meccanico, fluidodinamico e chimico. In COMSOL Multiphysics® 5.2, l’Application Builder presenta un flusso di lavoro ottimizzato. I nuovi Editor Tool rendono facile e veloce la creazione di componenti per l’interfaccia utente. Gli esperti di simulazione possono ora introdurre con pochi clic qualsiasi parametro di modellazione, impostazione fisica o risultato, come dati numerici e grafici, nell’interfaccia utente di una app. Questo è uno dei vari strumenti disponibili per creare app di simulazione funzionali e condividere la potenza e la precisione di COMSOL Multiphysics all’interno della propria organizzazione. L’Application Builder permette alle aziende di mettere in comunicazione dipartimenti diversi sotto il controllo degli esperti di simulazione, che si occupano di far rispettare gli standard di qualità e assicurano l’affidabilità dei risultati. “Abbiamo utilizzato l’Application Builder per comunicare in modo più efficiente idee progettuali complesse a diversi dipartimenti coinvolti nella simulazione e nel processo. Questo ha permesso agli utenti delle app di analizzare il risultato dei progetti proposti,” ha raccontato Borja Lazaro Toralles, Research Engineer nel team di simulazione del Manufacturing Technology Centre (MTC). MTC ha usato i prodotti COMSOL per modellare la tecnica di stampa 3D Shaped Metal Deposition (SMD) e ha creato una app di simulazione basata su questa simulazione. Tra le nuove funzionalità suggerite dagli utenti vi è la possibilità di aggiornare i grafici mentre le app sono in esecuzione. Il progettista della app può mostrare agli utenti i grafici delle variabili di interesse durante il processo di soluzione; questo li aiuta a seguire la progressione del processo di soluzione e permette loro di avere, per esempio, grafici sulla geometria, la mesh e la soluzione. Il progettista della app può anche personalizzare la barra degli strumenti con nuovi pulsanti e includere movimenti dell’inquadratura durante le animazioni. Maggiore collaborazione tra i dipartimenti grazie al software COMSOL Server™ Le nuove funzionalità nella versione 5.2 di COMSOL Server™ sono state pensate per facilitare la collaborazione tra utenti e dipartimenti, semplificando le operazioni di amministrazione. “Una nuova funzione di caching permette di lanciare le app cinque volte più rapidamente; inoltre, gli amministratori possono fare in modo che una singola app venga lanciata istantaneamente al login degli utenti,” ha spiegato Ed Fontes, CTO di COMSOL. “Queste sono solo alcune delle molteplici nuove funzionalità e idee introdotte con la versione 5.2.” La versione 5.2 di COMSOL Multiphysics offre agli esperti di simulazione una user experience innovativa per quanto riguarda la progettazione e la creazione di app, integrando una elevata produttività nella costruzione dei modelli con la progettazione di app e l’uso di strumenti di distribuzione che permettono alle app di simulazione di essere usate da utenti in ogni parte del mondo. “Abbiamo creato app di simulazione che i nostri tecnici possono utilizzare direttamente senza dover coinvolgere il dipartimento R&D,” ha affermato Brice McPherson, Senior Engineer in Wolfspeed. Il suo team in Wolfspeed usa la simulazione per la progettazione di dispositivi di potenza a semiconduttore, ad alte prestazioni, operanti in ambienti ostili. “Prevedo che le app di simulazione diventeranno il principale strumento utilizzato dai nostri tecnici.” Ampia libreria di app nella versione 5.2 Per dimostrare la potenza dell’Application Builder, è stata aggiunta alle librerie di applicazioni, già esaurienti, una quantità di nuove app che mostrano le potenzialità dell’Application Builder. Le Application Library contengono app che includono simulazioni di processi di dialisi a membrana, trattamento acque, raffreddamento termoelettrico, scambiatori di calore, progettazione di dispositivi touchscreen, magnetic prospecting, trasduttori piezoacustici, progettazione di silenziatori, sensori MEMS, serbatoi in pressione e molto altro. “Con la versione 5.2 rilasciamo circa 50 app che dimostrano lo spessore e la potenza dell’Application Builder e di COMSOL Server,” ha affermato Svante Littmarck, CEO di COMSOL. “Lo scopo di queste app è quello di offrire agli utenti COMSOL esempi che possano facilmente essere analizzati, modificati e utilizzati come punto di partenza per le proprie app. Costruire queste app è stato molto divertente, adoriamo le nuove funzionalità dell’Application Builder! Per esempio, se diamo un’occhiata alla app del mixer, disponibile con il Mixer Module, ci troviamo di fronte a una app sofisiticata che può essere usata per simulare quasi ogni tipo di mixer senza necessariamente essere esperti di equazioni differenziali o di CFD. Questo porta la modellazione e la simulazione a un livello completamente nuovo.” Centinaia di aggiornamenti a COMSOL Multiphysics®, COMSOL Server™ e ai moduli aggiuntivi La versione 5.2 introduce elementi di novità anche nelle funzionalità di base, ispirati dai feedback della comunità in continua espansione degli utenti di COMSOL Multiphysics. Per esempio, gli utenti possono ora aggiungere annotazioni ai grafici 3D e 2D. Un nuovo algoritmo per mesh tetraedriche riduce al minimo la necessità di interagire manualmente durante la discretizzazione di modelli CAD di grandi dimensioni. È stata introdotta la funzionalità Mesh Parts per l’integrazione di mesh di superficie in formato STL e mesh di volume in formato NASTRAN nel processo di costruzione di una geometria. La possibilità di usare selezioni è stata estesa ed è ora possibile selezionare le parti di una soluzione per la visualizzazione particolareggiata dei risultati. La versione 5.2 introduce anche perfezionamenti alle funzionalità già esistenti di COMSOL Multiphysics® e dei suoi prodotti aggiuntivi. Gli utenti trarranno beneficio da una maggiore flessibilità nella gestione delle licenze, che permetterà loro di lavorare sui propri progetti sapendo che, se la connessione al license manager dovesse essere interrotta, essi avranno comunque la possibilità di salvare i propri file e riprendere il lavoro una volta ristabilita la connessione. Gli utenti dello Structural Mechanics Module e dell’AC/DC Module avranno a disposizione la nuova funzionalità External Materials che consente di avere materiali definiti algoritmicamente da file di libreria condivisi, scritti da routine esterne in linguaggio C. L’uso più consistente di questa nuova funzionalità riguarderà soprattutto i materiali non lineari che includono isteresi (effetti dipendenti dalla storia di carico) ed effetti irreversibili. Principali nuove funzionalità e strumenti disponibili nella versione 5.2 • COMSOL Multiphysics®, Application Builder e COMSOL Server™: Semplificazione del flusso di lavoro nell’Application Builder grazie agli Editor Tool, che permettono di inserire nell’interfaccia utente 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.

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.