CFD

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.

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.

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.