student research teams - Politecnico di Torino

PROPOSTA DI PROGETTO PER BANDO:
STUDENT RESEARCH TEAMS
NOME PROGETTO: OTTIMIZZAZIONE DELLE PRESTAZIONI AERODINAMICHE DI CITY-CAR
(PROSEGUIMENTO ATTIVITA’ 2013)
TEAM LEADER: Andrea Serra (Automotive Engineer - LM)
ADVISOR ACCADEMICO: Ing. Massimiliana Carello
ADVISOR AZIENDALE: Ing. Paolo Massai
TEAM MEMBERS:
- Gaetano D’Urso (Aerospaziale - LT);
- Marco Decò (Disegno Industriale - LT);
- Simone Patalano (Aerospaziale - LM);
- Michelangelo Blasi (Aerospaziale - LM);
- Davide Costantini (Aerospaziale - LT).
DIPARTIMENTO DI APPARTENENZA: Dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale
(DIMEAS)
OBIETTIVI DI PROGETTO:
 Continuazione ed affinamento attività svolta durante anno 2013
 Analisi ed ottimizzazione aerodinamica in ambiente virtuale (CFD) della vettura scelta come
riferimento (XAM 2.0 o sue evoluzioni);
a) Ottimizzazione dei flussi interni nei vani motore termico e/o elettrico, sistemi elettronici e
batterie;
b) Studio della parte anteriore del veicolo (air curtain sull’arco ruota);
c) Testing e validazione tool di sviluppo automatici;
d) Ottimizzazione modello CFD (con focus anteriore veicolo) in accordo con risultati galleria;
OBIETTIVI FORMATIVI:
 Occasione di crescita extracurriculare in cui si affronteranno tematiche contemporanee di analisi
aerodinamica finalizzata alla riduzione della resistenza delle autovetture circolanti su strada e
conseguentemente del consumo energetico e delle emissioni inquinanti;
 Occasione di imparare ad operare secondo un Processo di Sviluppo Progetto in linea con i criteri
FIAT R&D;
 Costruzione di un team di lavoro e suddivisione dei compiti in vista degli obiettivi pianificati nel
progetto, affinamento delle skills personali e di team work;
 Acquisizione di sensibilità verso metodologie di progettazione improntate sul good engineering e
verso tematiche di grande interesse sociale ed ambientale (riduzione dei consumi e delle emissioni
CO2, salvaguardia della salute e dell’ambiente, contenimento delle risorse impiegate).
 Acquisizione di conoscenze specialistiche di tecniche di modellazione CAD e analisi CAE.
 Affinamento delle capacità di gestione di un progetto dall’ideazione all’analisi dei risultati
conseguiti.
 Presentazione al pubblico dell’iniziativa promossa da FIAT e condivisione dei risultati ottenuti e
delle metodologie di ricerca adoperate. L’invito sarà esteso oltre che agli studenti ed al personale del
Politecnico di Torino, anche ad eventuali aziende coinvolte nell’iniziativa e agli appassionati del
settore auto motive che gradiranno parteciparvi.
 Gestione economica di un progetto con un suo bugdet, con degli obiettivi e delle scadenze.
DESCRIZIONE PROGETTO :
START UP DEL PROGETTO:
Preparazione degli studenti interessati sui software specifici necessari per lo svolgimento della ricerca a
causa del grande turn over richiesto.
SVOLGIMENTO:
Il progetto si articolerà secondo il seguente work flow:
FORMAZIONE e PASSAGGIO delle CONSEGNE: Nella prima fase il nuovo team si occuperà di
analizzare i risultati del team precedente, di imparare gli strumenti, fare esperienza con i tool di sviluppo, per
affrontare le attività da svolgere.
DEFINIZIONE OBIETTIVI: A seguito dell’analisi della attività 2013 su base del veicolo XAM 2.0 verranno
individuati obiettivi da sviluppare in galleria e via software. Partendo dai dati virtuali e quelli ottenuti in
galleria Pininfarina di XAM 2.0 (prestazioni e dunque Cx ed Efficienza) si porranno gli obiettivi da
perseguire in termini di validazione di un modello maggiormente congruente tra prove reali e prove virtuali,
in ottica riduzione Cx (e conseguentemente riduzione dei consumi e delle emissioni). Dall’esperienza del
2013 emerge l’esigenza di studiare più nel dettaglio la parte anteriore del veicolo.
SIMULAZIONE E CALCOLI: Le analisi aerodinamiche fredde e calde saranno realizzate con l'ausilio del
software CFD Star-CCM o eventualmente OPEN FOAM, mentre l'aspetto termico verrà analizzato tramite
co-simulazione tra software CFD-BEM (radtherm).
OTTIMIZZAZIONE: I risultati ottenuti dalle simulazioni verranno analizzati e saranno spunto per ulteriori
modifiche che si applicheranno al modello allo scopo di raggiungere le prestazioni obiettivo stabilite
inizialmente in termini di Cx ed Efficienza. Allo scopo di trovare la configurazione migliore dei particolari di
interesse aerodinamico nel minor tempo possibile, le superfici verranno parametrizzate (o modificate
mediante tecniche di morphing).
PROTOTIPAZIONE e SPERIMENTAZIONE: Allo scopo di validare i risultati ottenuti mediante le
simulazioni CFD, verranno progettati e realizzati modelli di appendici aerodinamiche in scala 1:1 da
applicare sul veicolo XAM 2.0 da provare in una nuova campagna prove in galleria del vento. I modelli
saranno equipaggiato con kit di modifiche che rappresentano le configurazioni più significative evidenziate
dall’analisi CFD.
REPORT: Durante le attività di ricerca, al termine di ciascuna fase, verrà elaborata una relazione in cui si
presenteranno risultati conseguiti con relative analisi e considerazioni.
CONCLUSIONE:
In conclusione delle attività di ricerca verrà presentata una relazione complessiva sui risultati raggiunti.
Le analisi effettuate (CFD e prove sperimentali in galleria) saranno la base per la definizione delle linee
guida per la modellazione delle forme esterne finalizzate alla riduzione del coefficiente di resistenza
aerodinamica. Verranno inoltre riportate considerazioni tecniche ed economiche su costi e benefici previsti
per cliente e costruttore derivanti da una eventuale integrazione di appendici o modifiche aerodinamiche su
vetture stradali.
Il Team si impegna a procedere nel lavoro rispettando le tempistiche indicate nella seguente time table,
nonché di comunicare regolarmente tramite report l’avanzamento lavori con scadenza trimestrale.
SOFTWARE DI SUPPORTO :






Modellazione delle superfici parametriche tramite software Siemens NX / Dassault Catia;
Modellazione delle superfici esterne tramite software Autodesk Alias;
Discretizzazione del modello virtuale mediante software BetaCAE Ansa;
Simulazioni CFD tramite software CD-Adapco (StarCCM+) oppure Open Foam;
Analisi termiche mediante co-simulazione StarCCM+ e RadTherm;
Ottimizzazione di alcuni componenti in forma parametrica tramite software Noesis Optimus /
Esteco mode FRONTIER.
RICHIESTE PER FIAT 2014:
 Disponibilità di mettere a budget acquisto Workstation adatta a calcolo e analisi CFD. Molti dei
limiti per l’attività 2013 sono stati dovuti all’uso di strumenti non idonei.
VOCI DI SPESA 2014:
 Licenze temporanee software………………………………………………………….…….………..
 Rimborsi spesa spostamenti studenti per 1 anno (visita aziende, trasferte per analisi, calcolo, testing,
acquisto materiale)…………..…………………………………………………………………………
 Produzione modelli aerodinamici in scala 1:1 con relativi kit di prova………………….……………
 Testing in Galleria……………………………………………………………………..….………….
 Acquisto Workstations….……………………………………………………………..……………….
 Borse di Studio a fine progetto per studenti più meritevoli*…………………………………………
* Eventuali borse dovranno essere concordate con FIAT e con gli Advisor