Introduzione CFD - “E. De Giorgi” – Università del Salento

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Introduzione CFD - “E. De Giorgi” – Università del Salento
Introduzione alla CFD
Introduzione alla CFD
Coputational
C
i
l
Fluid
Dynamics
Ing. Rossetti Antonio
antonio [email protected] it
[email protected]
2
Problematiche Industriali
Problematiche Industriali
Nuovo Progetto
1. Dati di Progetto (h,Q,...)
2. Progettazione della macchina
3. Modello 3D
4. Costruzione di un prototipo (in dimensioni reali o Ottimizzazione
1. Definizione dell’obiettivo dell’ottimizzazione
2. Modifiche di progetto
3. Modello 3D
4. Costruzione di un prototipo
ridotte)
5. Strumentazione 5 Verifica
5.
Verifica delle prestazioni in delle prestazioni in
dell’impianto
un impianto prova
6. Verifica sperimentale
3
Approccio CFD
Approccio CFD
Vantaggi
• Meno costoso (*)
• Più veloce nell’ottenimento dei risultati(*)
• Si presta all’ottimizzazione Si
t ll’ tti i
i
iterativa: si accoppia facilmente a processi automatici di ottizzazione (ex: G A PS O )
G.A., P.S.O,...)
• Permette analisi puntuale del campo di moto
p
(*) = nella maggior parte dei casi
Svantaggi
• Inaccuratezza
– Errori di modello
• Fluido / Fluidi
• Geometria
G
ti
– Errori di discretizzazione
– Errori numerici
• Macchinoso per la modellazione di alcuni fenomeni –
(multifase, tempo‐varianti ...)
4
Equazioni di Navier Stokes
Equazioni di Navier
⎛ ∂v
⎞
ρ ⎜ + v ⋅∇v ⎟ = −∇p + ∇ ⋅ Τ + f
⎝ ∂t
⎠
€
Le equazioni interessate non hanno soluzione analitica se Le
equazioni interessate non hanno soluzione analitica se
non per semplicissimi problemi (ex moto laminare in condizioni particolari)
€
€
La soluzione si basa dunque su tecniche numeriche approssimate
Sono risolte contemporaneamente altre equazioni in funzione del caso esaminato (ex equazioni di stato, scambio termico, interazione fluido‐struttura, ...
i i
i
fl id
)
5
Fasi principali del CFD
Fasi principali del CFD
1. Definizione del modello fisico
2. Discretizzazione del modello
del modello
3. PRE Process: definizione della condizioni al contorno
4. SOLVER: fase di calcolo iterativo per la p
soluzione delle equazioni del sistema
5 POST Process: analisi dei risultati ottenuti
5.
POST P
li i d i i lt ti tt
ti
6
Struttura del corso
Struttura del corso
• 06‐11‐07
• 13‐11‐07
Discretizzazione del dominio
Esercitazione guidata Impostazione di una simulazione (I)
d
l
()
• 20‐11‐07 Impostazione di una simulazione (II)
Esercitazione guidata
• 27‐11‐07 Analisi dei risultati
• 04‐12‐07 Esempi di simulazioni complesse
• 11‐12‐07 Chiarimenti
• 18‐12‐07 Esercitazione personale
7
Esercitazione personale
Esercitazione personale
• L’esercitazione prevede la discretizzazione e la p p
simulazione di un condotto di pompa centrifuga a singola curvatura
• LL’obiettivo
obiettivo dell
dell’esercitazione
esercitazione è ricavare le è ricavare le
curve di rendimento, potenza e prevalenza al variare della portata
ll
8
160
12
140
10
120
8
100
80
6
60
4
40
2
20
0
0
10 20 30 40 50
Portata [mc / h]
Portata [mc / h]
Potenzaa [KW]
100
98
96
94
92
90
88
86
84
82
80
Prevalen
nza [m]
Rendime
R
ento [%]
Esempi di curve caraatteristiche
Esempi di curve caraatteristiche
0
0 10 20 30 40 50
Portata [mc / h]
Portata [mc / h]
9