Overset Mesh ZeroGap

Si utilizza questo tipo di interfaccia di mesh quando ci si aspetta che nella simulazione avvenga una configurazione a distanza zero, da qui il nome Zero Gap.

Questa configurazione avviene quando due regioni, background e overset oppure due regioni di overset, si avvicinano fino quasi a toccarsi oppure si intersecano. Quando si crea un’interfaccia di mesh zero gap tra due regioni, viene automaticamente creato un bordo di zerogap in entrambe le regioni (celle blu in Figura 4.10). Durante la simulazione, se il processo rileva che la distanza tra il bordo di zerogap di entrambe le regioni è meno di due celle di strato limite, le celle di questa zona o al di fuori del background diventano inattive (celle azzurre in Figura 4.10).

Figure 4.10: Celle attive e inattive nell’intersezione ruota-pavimento

4.4.3.1 Impostazione parametri mesh e prism layer

Un fattore critico e fondamentale per l’applicazione corretta della tecnica di overset è l’impostazione della mesh.

Si deve fare in modo di avere abbastanza celle nella zona di intersezione tra le regioni di background e overset. Questa zona deve contenere al minimo 4-5 strati di celle in entrambe le mesh e, per minimizzare l’errore di discretizzazione, la grandezza delle celle di entrambe le mesh deve essere il più simile possibile. Se le impostazioni di mesh non sono accurate vengono rilevati problemi dopo la creazione della mesh di volume e la simulazione non parte o va in diveregenza in breve tempo.

Se la mesh è troppo grossolana si rischia di avere delle celle riceventi (acceptor cells) al di fuori della regione di loro competenza, mentre se la mesh è troppo fine si rischia di appesantire inutilmente il caso o di avere delle celle donatrici (donor cells) inattive.

Altro punto fondamentale è la creazione di un’impostazione di mesh differente per ciascuna regione. In questo modo il software crea una mesh di superficie e di volume indipendente per ciascuna regione e poi, attraverso il processo di inizializzazione delle interfacce di Overset ZeroGap, le differenti mesh vengono interpolate per crearne una unica finale.

In questo studio si è posta particolare attenzione alla mesh di superficie e di volume delle ruote e della zona di intersezione tra ruote e pavimento. Dovendo infatti assegnare un moto di rotazione alle ruote, quella zona di contatto risulta particolarmente delicata.

Dopo un attento studio e svariati tentativi si è giunti alla seguente impostazione di mesh:

Nota: il valore di Base size, a cui si riferiscono tutte le altre misure, viene indicato con la lettera X.

RUOTE Standard

Value

Box overset

Shoulder Tread Cerchio e coppa

Base size – value X m

Target surface rate – relative to base 15 % 4 % 2 % 2 % 2 %

Minimum surface rate – relative to base 5 % 2 % 2 % 2 % 2 %

Number of prism layers 10

Prism layer near wall thickness – relative to

base

0.2 %

Figure 4.11: : Impostazione di mesh per ruote e vettura (settaggi più significativi)

In figura 4.11 sono riportati i settaggi di mesh più significativi, ma per la vettura sono stati applicati settaggi differenti anche per fendinebbia, specchietti, griglia, masse radianti, spoiler e fanali, in base alla complessità e al dettaglio geometrico.

Generalmente, si impostano inoltre volumi di infittimento della mesh nelle zone più problematiche di passaggio del flusso, in zone dove si potrebbe avere separazione di strato limite o dove geometrie dettagliate necessitano di una mesh migliore per non creare irregolarità che comprometterebbero la corretta valutazione delle forze aerodinamiche o la divergenza del caso in esame. In questo studio i volumi di infittimento sono usati per rendere più uniforme possibile la mesh nella zona delle ruote, soprattutto nelle zone di vicinanza ruota-vettura e ruota-pavimento. In particolare, rispetto ai casi precedenti, si è aggiunto dei volumi di infittimento attorno ad ogni singola ruota, e nella parte di contatto ruota-pavimento. VETTURA Standard Value Pavimento sotto ruote Resto del pavimento External style, underbod y Paraurti, montanti

Base size – value X m

Target surface rate – relative to base 15 % 7.5 % 20/45/ 250/500 %

10 % 5 %

Minimum surface rate – relative to base 5 % 7.5 % 20/45/ 250/500 %

5 % 5 %

Number of prism layers 4 10 11 11

Prism layer near wall thickness 0.3 % 0.2 % 0.3 % 0.3 %

Figure 4.12: Box di infittimento nella zona di contatto ruota-pavimento

4.4.3.2 Overset Cell type

Dopo aver impostato tutti i parametri per la mesh di superficie, e creato tutti i volumi di infittimento necessari per la mesh di volume, si può procedere alla creazione della mesh. Il software crea una mesh indipendente per ogni singola regione, e, in seguito, inizializzando le interfacce di Overset ZeroGap create, le varie mesh vengono interpolate. Prima di lanciare il caso è importante controllare che la mesh generata sia adeguata. Questo si può fare attraverso una particolare field fuction chiamata ‘Overset Cell type’ che, oltre a mostrare la mesh generata, indentifica la diversa tipologia di ciascuna cella, distinguendo tra celle attive (0), inattive che risiedono fuori dalla mesh di background (-1), inattive all’interno di una zona di zero gap (-3), donatrici (+1) o

riceventi(+3).

Figure 4.14: Overset Cell type di una sezione della parte anteriore della vettura. Da notare i volumi di infittimento.

Figure 4.16: Attenzione posta al confine tra regione di overset e background.

Figure 4.17: Si nota come le celle rosse, ovvero riceventi (acceptor), separino il background dalla regione di overset.

Nelle precedenti immagini si possono notare i vari volumi di infittimento creati attorno alla ruota o nella zona di contatto col pavimento. Inoltre, attraverso l’Overset Cell type si fa una revisione della mesh creata, ponendo particolare attenzione alla zona di separazione tra regione di overset e

background. Le celle rosse sono celle riceventi (acceptor cell), coprono tutto il bordo di confine e si deve fare attenzione che restino nella zona di Overset. Una mesh grossolana, in fase di inizializzazione delle interfacce overset-background, porterebbe alla presenza di acceptor cells all’interno del background e quindi ad errore.

Un altro punto fondamentale è l’interpolazione dei prism layer di ruota e pavimento. In base a questo settaggio varia la grandezza della zona ZeroGap, celle inattive della loro intersezione.