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 rossetti@unipd 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