INDICE GENERALE 1

11

INDICE GENERALE

1

Introduzione ... 27

2

Le Turbopompe ... 37

PRESTAZIONI DELLE TURBOPOMPE ... 39

2.1 PARAMETRI ADIMENSIONALI ... 41

2.2 CAVITAZIONE NELLE MACCHINE ... 46

2.3 2.3.1 CARATTERIZZAZIONE DELLA CAVITAZIONE ... 46

2.3.2 INNESCO DELLA CAVITAZIONE ... 48

2.3.3 PRESTAZIONI DELLE POMPE IN REGIME CAVITANTE ... 49

2.3.4 DINAMICA DELLE BOLLE ... 50

2.3.5 DIPENDENZA DAGLI EFFETTI TERMICI ... 52

BIBLIOGRAFIA ... 55

2.4

3

Instabilità Rotodinamiche ... 57

ASPETTI GENERALI ... 57

3.1 CONOSCENZE TEORICHE E SPERIMENTALI ... 60

3.2 BIBLIOGRAFIA ... 64

3.3

4

Apparato Sperimentale ... 65

CONFIGURAZIONE DEL CIRCUITO DI PROVA ... 65

4.1 4.1.1 IL SERBATOIO PRINCIPALE ... 66

4.1.2 LA PEDANA VIBRANTE ... 67

4.1.3 SUPPORTI E COLONNE DI CALCESTRUZZO ... 69

4.1.4 DISPOSITIVI PER LA VARIAZIONE DI TEMPERATURA ... 69

4.1.5 ANODO SACRIFICALE ... 70

4.1.6 CIRCUITI DI TRAVASO E DI PRESSURIZZAZIONE-DEPRESSURIZZAZIONE ... 70

4.1.7 LE TUBAZIONI ... 71

12

4.1.9 COMPENSATORI ELASTICI ... 72

4.1.10 IFLUSSIMETRI ... 73

4.1.11 LA POMPA AUSILIARIA ... 75

4.1.12 LA “SILENT THROTTLE VALVE” ... 76

4.1.13 MOTORE PRINCIPALE ... 77 4.1.14 IL MOTORE SECONDARIO ... 78 4.1.15 GIUNTO OMOCINETICO ... 79 4.1.16 CAMERA DI PROVA ... 79 Il condotto di ingresso ... 80 Il blocco di contenimento ... 81

4.1.17 ALBERO, CUSCINETTI E TENUTE ... 81

4.1.18 STRUTTURA DI SUPPORTO E LE STAFFE DI SMONTAGGIO ... 81

LE CONFIGURAZIONI DEL CIRCUITO ... 83

4.2 4.2.1 LA CPRTF ... 83

4.2.2 LA CI2TF ... 87

4.2.3 LA CI2RTF ... 88

4.2.4 I CRITERI DI SIMILITUDINE ... 90

4.2.5 INVILUPPO OPERATIVO DEL CIRCUITO ... 93

4.2.6 CONTROLLO E MODIFICA DEI PARAMETRI NEL CIRCUITO ... 95

4.2.7 LA STRUMENTAZIONE ED IL SISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI ... 96

4.2.8 I TRASDUTTORI PIEZOELETTRICI ... 97

BIBLIOGRAFIA ... 99

4.3

5

Analisi delle prestazioni dell’induttore DAPROT3 ... 101

DAPROT3 ... 101

5.1 PROVE NON CAVITANTI ... 103

5.2 5.2.1 REALIZZAZIONE DELLE PROVE ... 104

5.2.2 RISULTATI DELLE PROVE ... 104

LE PROVE CAVITANTI ... 108

5.3 5.3.1 REALIZZAZIONE DELLE PROVE ... 111

5.3.2 RISULTATI SPERIMENTALI ... 116

5.3.3 PROVE CAVITANTI FREDDE ... 117

5.3.4 LE PROVE CAVITANTI CALDE ... 128

Effetti termici sulla cavitazione ... 140

BIBLIOGRAFIA ... 143

5.4

6

Procedura di riduzione dei dati delle prove Rotodinamiche

discrete ... 145

IL DINAMOMETRO ... 145

6.1 6.1.1 ANALISI DEI CARICHI AGENTI SUL DINAMOMETRO ... 147

13

Sollecitazione normale nella sezione della barretta ... 148

Sollecitazione sulla barretta con forza di taglio lungo y ... 148

Sollecitazione sulla barretta con forza di taglio lungo x ... 149

6.1.2 MODALITÀ DI COLLEGAMENTO DEGLI ESTENSIMETRI ... 149

PROCEDURA TEORICA DISCRETA ... 150

6.2 6.2.1 GLI ANGOLI Ω0 E Ω0 ... 155

6.2.2 LA FORMA DEL SEGNALE ... 156

PROCEDURA SPERIMENTALE DISCRETA ... 157

6.3 6.3.1 LA PROVA OFFSET ... 159

6.3.2 LA PROVA ECCENTRICITÀ ... 161

Errore nel valore dell’eccentricità ... 163

6.3.3 LA PROVA ROTODINAMICA DISCRETA IN ARIA ... 165

6.3.4 LA PROVA OFFSET IN ACQUA... 167

6.3.5 PROVA ROTODINAMICA DISCRETA IN ACQUA ... 168

6.3.6 LA PROVA ROTODINAMICA MAIN ... 168

RISULTATI SPERIMENTALI ... 171

6.4 BIBLIOGRAFIA ... 177

6.5

7

Procedura di riduzione dei dati delle prove Rotodinamiche

continue ... 179

PROCEDURA TEORICA CONTINUA ... 179

7.1 PROCEDURA SPERIMENTALE CONTINUA ... 185

7.2 BIBLIOGRAFIA ... 188

7.3

8

Analisi delle prestazioni della pompa VAMPIRE ... 189

POMPA VAMPIRE ... 189

8.1 PROVE NON CAVITANTI ... 190

8.2 8.2.1 CLEARENCE 1 MM ... 193

8.2.2 CLEARENCE 2 MM ... 196

LE PROVE CAVITANTI ... 198

8.3 8.3.1 PROVE CAVITANTI FREDDE ... 199

8.3.2 PROVE CAVITANTI CALDE ... 210

BIBLIOGRAFIA ... 227

8.4

9

Analisi delle prestazioni dell’Assemblaggio VAMPDAP ... 229

PROVE NON CAVITANTI ... 232

9.1 PROVE CAVITANTI FREDDE ... 234

9.2 PROVE CAVITANTI CALDE ... 244

9.3 Effetti termici sull’assemblaggio ... 254

14

BIBLIOGRAFIA ... 257 9.4

10

Sviluppi futuri e conclusioni ... 259

SVILUPPI FUTURI ... 259 10.1 CONCLUSIONI... 259 10.2

A.

Appendice ... 261

15

INDICE

DELLE

FIGURE

Figura 1-1 Confronto tra gli andamenti del carico pagante al variare di Δu per 2 sistemi differenti

di pompaggio ... 28

Figura 1-2 Diagramma delle fasi di una generica sostanza nel piano p-T ... 30

Figura 1-3 Tipologie di cavitazione (Brennen,1994) ... 32

Figura 1-4 esempi di cavitazione di estremità di pala su eliche per uso marino (Brennen,1995) . 32 Figura 1-5 Cavitazione a “bolle” generata da un profilo idrodinamico (Brennen,1995) ... 33

Figura 1-6 a) Cavitazione parziale su un profilo b) Supercavitazione (Brennen,1995) ... 33

Figura 2-1 Geometria schematica di una generica turbomacchina ... 37

Figura 2-2 triangolo delle velocità sulla superficie meridiana sviluppata ... 39

Figura 2-3 Sezione trasversale della macchina su un piano meridiano ... 40

Figura 2-4 Curve caratteristiche della turbopompa ad alta pressione dello SSME ... 42

Figura 2-5 Rendimenti ottenibili da pompe centrifughe ... 44

Figura 2-6 rendimenti ottenibili per pompe assiali monostadio ... 45

Figura 2-7 architetture ottimali per turbomacchine, al variare della velocità specifica ... 45

Figura 2-8 massimo rendimento ottenibile dalle tipologie di turbopompe ... 46

Figura 2-9 prestazioni di una pompa centrifuga in regime cavitante ... 49

Figura 2-10 Curva caratteristica di una pompa assiale ... 50

Figura 2-11 prestazioni in regime cavitante di una pompa assiale ... 50

Figura 2-12 Soluzione dell'equazione di Rayleigh-Plesset per una bolla sferica ... 52

Figura 2-13 Prestazioni di una pompa centrifuga in regime cavitante in funzione della temperatura ... 53

Figura 2-14 andamento del rapporto tra numeri di cavitazione critici ... 54

Figura 3-1 Sistema ideale contenente un rotore con centro di massa sbilanciato rispetto all'asse di rotazione ... 58

Figura 3-2 Sistema ideale di un rotore con centro di massa sbilanciato rispetto all'asse di rotazione, in presenza di smorzamento ... 59

Figura 3-3 Forze laterali agenti su un rotore in presenza di un moto di whirl ... 61

Figura 4-1 schematizzazione degli elementi fondamentali della configurazione CPTF ... 65

Figura 4-2 Fotografia della configurazione del circuito di prova nel laboratorio di ALTA S.P.A. .... 66

Figura 4-3 Vista dall’esterno e di uno spaccato del serbatoio(prime due sulla sinistra) e fotografia del serbatoio del circuito vincolato sulla pedana vibrante (sulla destra) ... 67

Figura 4-4 immagine del modello CAD della pedana vibrante (sinistra) e foto (destra) ... 68

Figura 4-5 Colonne in calcestruzzo per lo smorzamento delle vibrazioni sulle linee di mandata e di aspirazione ... 69

Figura 4-6 Schema dei circuiti di travaso e di pressurizzazione-depressurizzazione ... 70

Figura 4-7 Schema del raddrizzatore di flusso ... 72

Figura 4-8 Rappresentazione semplificata del meccanismo di generazione della turbolenza nelle curve a gomito del circuito (cervone)... 72

Figura 4-9 Compensatore DILATOFLEX K ... 73

Figura 4-10 Flussimetro elettromagnetico 8705 dotato di trasmettitore integrale 8732 C, prodotto dalla Fisher_Rosemount (modello da 6'') ... 74

16

Figura 4-11 Campo elettromagnetico generato del flussimetro e conseguente polarizzazione

delle molecole d'acqua ... 74

Figura 4-12 Pompa ausiliaria Grundfos TPE 100-390/2 ... 75

Figura 4-13 Sezione della Silent Throttle Valve ... 77

Figura 4-14 Il motore principale... 78

Figura 4-15 Schematizzazione della posizione relativa del motore principale ed il motore secondario ... 79

Figura 4-16 Giunto omocinetico ... 79

Figura 4-17 Camera di Prova ... 80

Figura 4-18 Camera di prova (spaccato) ... 80

Figura 4-19 Struttura di supporto e regolazione dell'altezza dei tubi ... 82

Figura 4-20 Staffa per lo smontaggio del circuito ... 82

Figura 4-21 Schema concettuale del gruppo cinematico ... 84

Figura 4-22 Schema di funzionamento della configurazione CPRTF ... 84

Figura 4-23 Composizione vettoriale dell'eccentricità ... 85

Figura 4-24 Cavità dell'albero motore primario per l'alloggiamento dei cavi provenienti dal dinamometro ... 85

Figura 4-25 Slip rings con collegamenti elettrici ... 86

Figura 4-26 Spaccato della CPRTF ... 86

Figura 4-27 schema della configurazione CI2TF con flange e portasensori ... 88

Figura 4-28 Effetto del gioco tra statore e rotore sulle prestazioni in regime cavitante di una turbopompa ... 91

Figura 4-29 temperature da mantenere nella configurazione CPRTF per assicurare condizioni di similitudine termica con pompe reali che utilizzano ossigeno liquido ... 92

Figura 4-30 temperature da mantenere nella configurazione CPRTF per assicurare condizioni di similitudine termica con pompe reali che utilizzano fluidi di lavoro differenti ... 93

Figura 4-31 Inviluppo operativo del circuito ... 94

Figura 4-32 effetto piezoelettrico del quarzo ... 97

Figura 5-1 viste dell'induttore DAPROT3 ... 101

Figura 5-2 Disegno schematico dell'induttore DAPROT3... 103

Figura 5-3 Posizione dei trasduttori di pressione utilizzati nella configurazione CPTF ... 103

Figura 5-4 Posizione nel circuito dei trasduttori di pressione ... 104

Figura 5-5 Andamenti tipici delle curve di sistema e di prestazione di un induttore ... 105

Figura 5-6 Confronto tra le letture dei trasduttori di pressione differenziali per Ω=1500 rpm .. 106

Figura 5-7 Confronto tra le letture dei trasduttori di pressione differenziali per Ω=2000 rpm .. 106

Figura 5-8 Confronto tra le curve di prestazioni ottenute per i 2 diversi valori di Ω ... 107

Figura 5-9 Prestazioni di un induttore in regime cavitante e non cavitante ... 108

Figura 5-10 Effetto del gioco radiale sul numero di cavitazione di innesco in un induttore assiale ... 109

Figura 5-11 Effetto del gioco radiale sul numero di cavitazione di innesco in un induttore assiale a vari coefficienti di flusso φ ... 110

Figura 5-12 Prestazioni di un induttore a vari coefficienti di flusso ed accentuato calo delle prestazioni ai valori di φ più bassi ... 110

17

Figura 5-13 Effetto del contenuto d'aria disciolto nell'acqua sui numeri di cavitazione critici per

una pompa centrifuga ... 111

Figura 5-14 Sistema di riempimento/svuotamento del bladder ... 112

Figura 5-15 Rappresentazione schematica del circuito di svuotamento ... 113

Figura 5-16 immagine della bombola, vacuometro e valvola a spillo ... 114

Figura 5-17 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.0455 e portata Q=19.89 l/s ... 118

Figura 5-18 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.052 e portata Q=22.73 l/s ... 118

Figura 5-19 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.0585 e portata Q=25.57 l/s ... 119

Figura 5-20 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.065 e portata Q=28.41 l/s ... 119

Figura 5-21 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.0715 e portata Q=31.25 l/s ... 120

Figura 5-22 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.078 e portata Q=34.10 l/s ... 120

Figura 5-23 Curve delle prestazioni cavitanti discrete ai sei coefficienti di flusso provati ... 121

Figura 5-24 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.0455 ... 122

Figura 5-25 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.0455 ... 122

Figura 5-26 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ 122 Figura 5-27 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.052 ... 123

Figura 5-28 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.052 ... 123

Figura 5-29 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ 123 Figura 5-30 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.0585 ... 124

Figura 5-31 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.0585 ... 124

Figura 5-32 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ 124 Figura 5-33 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.065 ... 125

Figura 5-34 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.065 ... 125

Figura 5-35 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ 125 Figura 5-36 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.0715 ... 126

Figura 5-37 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.0715 ... 126

Figura 5-38 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ 126 Figura 5-39 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.0715 ... 127

Figura 5-40 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.078 ... 127

Figura 5-41 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ 127 Figura 5-42 Curve di prestazioni continue con caduta di percentuale di prevalenza ψ del 5% ... 128

18

Figura 5-44 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.052 a T=80°C ... 129

Figura 5-45 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.0585 a T=80°C ... 130

Figura 5-46 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.065 a T=80°C ... 130

Figura 5-47 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.0715 a T=80°C ... 131

Figura 5-48 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.078 a T=80°C ... 131

Figura 5-49 Curve delle prestazioni cavitanti discrete calde ai sei coefficienti di flusso provati. 132 Figura 5-50 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.0455 a T=80°C ... 133

Figura 5-51 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.0455 a T=80°C ... 133

Figura 5-52 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ a T=80°C ... 133

Figura 5-53 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.052 a T=80°C ... 134

Figura 5-54 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.052 a T=80°C ... 134

Figura 5-55 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ a T=80°C ... 134

Figura 5-56 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.0585 a T=80°C ... 135

Figura 5-57 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.0585 a T=80°C ... 135

Figura 5-58 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ a T=80°C ... 135

Figura 5-59 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.065 a T=80°C ... 136

Figura 5-60 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.065 a T=80°C ... 136

Figura 5-61 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ a T=80°C ... 136

Figura 5-62 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.0715 a T=80°C ... 137

Figura 5-63 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.0715 a T=80°C ... 137

Figura 5-64 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ a T=80°C ... 137

Figura 5-65 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.078 a T=80°C ... 138

Figura 5-66 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.078 a T=80°C ... 138

Figura 5-67 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ a T=80°C ... 138

Figura 5-68 Curve di prestazioni continue con caduta di percentuale di prevalenza ψ del 5% .. 139

Figura 5-69 Curve di prestazioni continue con caduta di percentuale di prevalenza ψ del 3% .. 139

Figura 5-70 Confronto delle prestazioni cavitanti dell’induttore DAPROT3 a φ=0.0455 a temperature differenti ... 141

Figura 5-71 Confronto delle prestazioni cavitanti dell’induttore DAPROT3 a φ=0.052 a temperature differenti ... 141

Figura 5-72 Confronto delle prestazioni cavitanti dell’induttore DAPROT3 a φ=0.0585 a temperature differenti ... 141

19

Figura 5-73 Confronto delle prestazioni cavitanti dell’induttore DAPROT3 a φ=0.065 a

temperature differenti ... 142

Figura 5-74 Confronto delle prestazioni cavitanti dell’induttore DAPROT3 a φ=0.0715 a temperature differenti ... 142

Figura 5-75 Confronto delle prestazioni cavitanti dell’induttore DAPROT3 a φ=0.078 a temperature differenti ... 142

Figura 6-1 Dinamometro rotante ... 145

Figura 6-2 Dinamometro con estensimetri ... 146

Figura 6-3 dettaglio degli estensimetri posti sulla barretta ... 146

Figura 6-4 Disposizione degli estensimetri ... 147

Figura 6-5 Caso di sollecitazione l’ungo l’asse longitudinale della barretta ... 148

Figura 6-6 Caso di sollecitazione con forza di taglio lungo y ... 148

Figura 6-7 Caso di sollecitazione con forza di taglio lungo x ... 149

Figura 6-8 Ponte di Wheatstone... 149

Figura 6-9 Rappresentazione schematica dell’angolo iniziale Ω0 e del lettore di tacca ... 155

Figura 6-10 Rappresentazione schematica dell’angolo iniziale ω0 e del lettore di tacca secondario ... 156

Figura 6-11 Diagramma di flusso dello svolgimento delle prove nel tempo (dall’alto al basso) e con la dipendenza dalle prove svolte in precedenza ... 159

Figura 6-12 Rappresentazione schematica della prova Offset ... 160

Figura 6-13 Andamento della forza Fy in N e il passaggio del lettore di tacca adimensionale .... 161

Figura 6-14 Rappresentazione schematica della prova Eccentricità ... 162

Figura 6-15 Andamento di FR in N e del lettore di tacca secondario adimensionale su di un periodo ... 163

Figura 6-16 Rappresentazione schematica dell’errore dovuto al disallineamento del centro di massa ... 164

Figura 6-17 Rappresentazione schematica della prova Rotodinamica discreta ... 165

Figura 6-18 Plottaggio dei dati reali in aria (rosso) e andamento ideale (verde) ... 167

Figura 6-19 Rappresentazione schematica della spinta idrostatica ... 167

Figura 6-20 Scomposizione Schematica della Forza Rotodinamica e delle sue componenti normale e tangenziale sull’orbita di whirl (rapporto di whirl positivo) ... 169

Figura 6-21 Scomposizione Schematica della Forza Rotodinamica e delle sue componenti normale e tangenziale sull’orbita di whirl (rapporto di whirl negativo) ... 170

Figura 6-22 Andamento della Forza Normale adimensionale in funzione del rapporto di whirl . 172 Figura 6-23 andamento della Forza Normale in funzione del rapporto di whirl ... 172

Figura 6-24 Andamento della Forza Tangenziale adimensionale in funzione del rapporto di whirl ... 173

Figura 6-25 Andamento della Forza Tangenziale in funzione del rapporto di whirl ... 173

Figura 6-26 Andamento della spinta radiale adimensionale in funzione del rapporto di whirl ... 175

Figura 6-27 Andamento della spinta radiale in funzione del rapporto di whirl ... 175

Figura 6-28 angolo della forza radiale misurato rispetto all’asse X ... 176

Figura 7-1 Evoluzione temporale della velocità di rotazione del motore secondario in un tipico test continuo ... 182

20

Figura 8-1 Fotografie della pompa VAMPIRE ... 189

Figura 8-2 Posizione nel circuito di alcuni dei trasduttori di pressione ... 191

Figura 8-3 Modifica del tappo della camera di prova ... 191

Figura 8-4 Rappresentazione schematica del posizionamento delle prese di pressione dei trasduttori per la sperimentazione sulla pompa centrifuga VAMPIRE ... 192

Figura 8-5 Vista posteriore della voluta con indicate le prese di pressione del diffusore ... 193

Figura 8-6 Voluta all'interno della camera di prova, con prese di pressione all'uscita della voluta (in basso) e sul diffusore (tubo in alto) ... 193

Figura 8-7 Prestazioni della pompa VAMPIRE a 1500 rpm e clearence 1 mm... 194

Figura 8-8 prestazioni della pompa VAMPIRE a 2000 rpm e clearence 1 mm ... 195

Figura 8-9 Sovrapposizione delle prestazioni per la pompa VAMPIRE ... 196

Figura 8-10 Prestazioni della pompa VAMPIRE a 1500 rpm e clearence 2 mm ... 197

Figura 8-11 Sovrapposizione delle prestazioni per la pompa VAMPIRE con 2 mm di clearence 197 Figura 8-12 Confronto delle prestazioni non cavitanti a 1500 rpm a differenti clearence. ... 198

Figura 8-13 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.074 ... 199

Figura 8-14 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.079 ... 200

Figura 8-15 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.083 ... 200

Figura 8-16 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.092 ... 201

Figura 8-17 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.097 ... 201

Figura 8-18 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.101 ... 202

Figura 8-19 Curve delle prestazioni cavitanti discrete ai sei coefficienti di flusso provati ... 203

Figura 8-20 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.074 ... 204

Figura 8-21 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.074 ... 204

Figura 8-22 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ 204 Figura 8-23 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.079 ... 205

Figura 8-24 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.079 ... 205

Figura 8-25 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ 205 Figura 8-26 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.083 ... 206

Figura 8-27 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.083 ... 206

Figura 8-28 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ 206 Figura 8-29 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.092 ... 207

Figura 8-30 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.092 ... 207

Figura 8-31 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ 207 Figura 8-32 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.097 ... 208

Figura 8-33 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.097 ... 208

Figura 8-34 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ 208 Figura 8-35 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.101 ... 209

Figura 8-36 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.101 ... 209

21

Figura 8-37 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ 209

Figura 8-38 Curve di prestazioni continue con caduta di percentuale di prevalenza ψ del 5% ... 210

Figura 8-39 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.074 a T=80°C ... 211

Figura 8-40 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.079 a T=80°C ... 211

Figura 8-41 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.083 a T=80°C ... 212

Figura 8-42 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.092 a T=80°C ... 212

Figura 8-43 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.097 a T=80°C ... 213

Figura 8-44 Andamento della pressione in ingresso alla pompa per φ=0.101 a T=80°C ... 213

Figura 8-45 Curve cavitanti continue per φ=0.074 a T=80°C ... 214

Figura 8-46 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per φ=0.074 a T=80°C ... 214

Figura 8-47 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per φ=0.074 a T=80°C ... 214

Figura 8-48 Curve cavitanti continue per φ=0.079 a T=80°C ... 215

Figura 8-49 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per φ=0.079 a T=80°C ... 215

Figura 8-50 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per φ=0.079 a T=80°C ... 215

Figura 8-51 Curve cavitanti continue per φ=0.083 a T=80°C ... 216

Figura 8-52 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per φ=0.083 a T=80°C ... 216

Figura 8-53 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per φ=0.083 a T=80°C ... 216

Figura 8-54 Curve cavitanti continue per φ=0.097 a T=80°C ... 217

Figura 8-55 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per φ=0.097 a T=80°C ... 217

Figura 8-56 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per φ=0.097 a T=80°C ... 217

Figura 8-57 Curve cavitanti continue per φ=0.101 a T=80°C ... 218

Figura 8-58 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per φ=0.101 a T=80°C ... 218

Figura 8-59 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per φ=0.101 a T=80°C ... 218

Figura 8-60 Confronto delle curve cavitanti continue e discrete per φ=0.092 a T=80°C ... 219

Figura 8-61 Confronto del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.092 a T=80°C ... 219

Figura 8-62 Confronto del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per φ=0.092 a T=80°C... 219

Figura 8-63 Curve di prestazioni continue con caduta di percentuale di prevalenza ψ del 5% ... 220

Figura 8-64 Confronto delle prestazioni cavitanti per φ=0.074 a T=20°C e a T=80°C ... 220

Figura 8-65 Confronto delle prestazioni cavitanti per φ=0.079 a T=20°C e a T=80°C ... 221

Figura 8-66 Confronto delle prestazioni cavitanti per φ=0.083 a T=20°C e a T=80°C ... 221

Figura 8-67 Confronto delle prestazioni cavitanti per φ=0.092 a T=20°C e a T=80°C ... 221

Figura 8-68 Confronto delle prestazioni cavitanti per φ=0.097 a T=20°C e a T=80°C ... 222

Figura 8-69 Confronto delle prestazioni cavitanti per φ=0.101 a T=20°C e a T=80°C ... 222

Figura 8-70 Andamento delle pressioni in ingresso per φ=0.092 e T=50°C ... 223

Figura 8-71 Andamento delle pressioni in ingresso per φ=0.092 e T=60°C ... 223

Figura 8-72 Andamento delle pressioni in ingresso per φ=0.092 e T=70°C ... 224

22

Figura 8-74 Confronto tra le curve cavitanti continue e discrete per φ=0.092 ... 226

Figura 8-75 Confronto degli andamenti del coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e discrete per φ=0.092 ... 226

Figura 8-76 Confronto degli andamenti del coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ a T=80°C ... 226

Figura 8-77 andamento della prevalenza ψ per le 5 temperature delle prove a coefficiente di flusso φ=0.092 ... 227

Figura 9-1 Assemblaggio VAMPDAP ... 229

Figura 9-2 Assemblaggio VAMPDAP con adattatore ... 230

Figura 9-3 Rappresentazione schematica dell’assemblaggio VAMPDAP ... 230

Figura 9-4 Rappresentazione schematica del posizionamento dei trasduttori di pressione sul circuito per l’assemblaggio VAMPDAP... 231

Figura 9-5 Rappresentazione schematica del posizionamento delle prese di pressione all’interno della camera di prova per l’assemblaggio VAMPDAP ... 231

Figura 9-6 Prestazioni non Cavitanti dell’assemblaggio VAMPDAP,DAPROT3 e VAMPIRE a 1500 rpm ... 232

Figura 9-7 Prestazioni non Cavitanti dell’assemblaggio VAMPDAP,DAPROT3 e VAMPIRE a 2000 rpm ... 233

Figura 9-8 Confronto delle prestazioni non cavitanti ... 234

Figura 9-9 Andamento delle pressioni in ingresso per Q=24.61 l/s ... 235

Figura 9-10 Andamento delle pressioni in ingresso per Q=26.15 l/s ... 235

Figura 9-11 Andamento delle pressioni in ingresso per Q=27.69 l/s ... 236

Figura 9-12 Andamento delle pressioni in ingresso per Q=30.77 l/s ... 236

Figura 9-13 Andamento delle pressioni in ingresso per Q=32.31 l/s ... 237

Figura 9-14 Andamento delle pressioni in ingresso per Q=33.85 l/s ... 237

Figura 9-15 Curva delle prestazioni cavitanti continue per Q=24.61 l/s... 238

Figura 9-16 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per Q=24.61 l/s ... 238

Figura 9-17 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=24.61 l/s ... 238

Figura 9-18 Curva delle prestazioni cavitanti continue per Q=26.15 l/s... 239

Figura 9-19 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per Q=26.15 l/s ... 239

Figura 9-20 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=26.15 l/s ... 239

Figura 9-21 Curva delle prestazioni cavitanti continue per Q=27.69 l/s... 240

Figura 9-22 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per Q=27.69 l/s ... 240

Figura 9-23 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=27.69 l/s ... 240

Figura 9-24 Curva delle prestazioni cavitanti continue per Q=32.31 l/s... 241

Figura 9-25 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per Q=32.31 l/s ... 241

Figura 9-26 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=32.31 l/s ... 241

Figura 9-27 Curva delle prestazioni cavitanti continue per Q=33.85 l/s... 242

Figura 9-28 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per Q=32.31 l/s ... 242

23

Figura 9-29 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=33.85 l/s ... 242 Figura 9-30 Curva delle prestazioni cavitanti continue e discrete per Q=30.77 l/s ... 243 Figura 9-31 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e

discrete per Q=30.77 l/s ... 243 Figura 9-32 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=30.77 l/s sovrapposto alle

prove discrete ... 243 Figura 9-33 Confronto delle prestazioni cavitanti con indicata la caduta della prevalenza

percentuale del 2% ... 244 Figura 9-34 Andamento della pressione in ingresso alla camera di prova alla portata Q=24.61 l/s

a T=80°C ... 245 Figura 9-35 Andamento della pressione in ingresso alla camera di prova alla portata Q=26.15 l/s

a T=80°C ... 245 Figura 9-36 Andamento della pressione in ingresso alla camera di prova alla portata Q=27.69 l/s

a T=80°C ... 246 Figura 9-37 Andamento della pressione in ingresso alla camera di prova alla portata Q=30.77 l/s

a T=80°C ... 246 Figura 9-38 Andamento della pressione in ingresso alla camera di prova alla portata Q=32.31 l/s

a T=80°C ... 247 Figura 9-39 Andamento della pressione in ingresso alla camera di prova alla portata Q=33.85 l/s

a T=80°C ... 247 Figura 9-40 Curva delle prestazioni cavitanti continue per Q=24.61 l/s a T=80°C ... 248 Figura 9-41 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per

Q=24.61 l/s a T=80°C ... 248 Figura 9-42 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=24.61 l/s a T=80°C ... 248 Figura 9-43 Curva delle prestazioni cavitanti continue per Q=26.15 l/s a T=80°C ... 249 Figura 9-44 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per

Q=26.15 l/s a T=80°C ... 249 Figura 9-45 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=26.15 l/s a T=80°C ... 249 Figura 9-46 Curva delle prestazioni cavitanti continue per Q=27.69 l/s a T=80°C ... 250 Figura 9-47 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per

Q=27.69 l/s a T=80°C ... 250 Figura 9-48 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=27.69 l/s a T=80°C ... 250 Figura 9-49 Curva delle prestazioni cavitanti continue per Q=32.31 l/s a T=80°C ... 251 Figura 9-50 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per

Q=32.31 l/s a T=80°C ... 251 Figura 9-51 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=32.31 l/s a T=80°C ... 251 Figura 9-52 Curva delle prestazioni cavitanti continue per Q=33.85 l/s a T=80°C ... 252 Figura 9-53 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue per

Q=33.85 l/s a T=80°C ... 252 Figura 9-54 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=33.85 l/s a T=80°C ... 252 Figura 9-55 Curva delle prestazioni cavitanti continue e discrete per Q=30.77 l/s a T=80°C ... 253 Figura 9-56 Coefficiente di prevalenza adimensionale al variare di σ in condizioni continue e

discrete per Q=30.77 l/s a T=80°C ... 253 Figura 9-57 Coefficiente di flusso adimensionale al variare di σ per Q=30.77 l/s a t=80°C ... 253

24

Figura 9-58 Confronto delle prestazioni cavitanti con indicata la caduta della prevalenza

percentuale del 2% ... 254

Figura 9-59 Confronto tra prestazioni cavitanti a T=20°C e T=80°C alla portata Q=24.61 l/s ... 255

Figura 9-60 Confronto tra prestazioni cavitanti a T=20°C e T=80°C alla portata Q=26.15 l/s ... 255

Figura 9-61 Confronto tra prestazioni cavitanti a T=20°C e T=80°C alla portata Q=27.69 l/s ... 255

Figura 9-62 Confronto tra prestazioni cavitanti a T=20°C e T=80°C alla portata Q=30.77 l/s ... 256

Figura 9-63 Confronto tra prestazioni cavitanti a T=20°C e T=80°C alla portata Q=32.31 l/s ... 256

25

INDICE

DELLE

TABELLE

Tabella 1-1 Confronto tra attuali tecnologie di Propulsione ... 28

Tabella 4-1 Caratteristiche tecniche e di funzionamento della pedana vibrante ... 68

Tabella 4-2 Intervalli di ampiezza delle oscillazioni e delle frequenze indagati durante la calibrazione della pedana vibrante ... 69

Tabella 4-3 Principali caratteristiche del compensatore Dilatoflex K ... 73

Tabella 4-4 Principali caratteristiche dell'impianto ... 87

Tabella 4-5 Principali caratteristiche della configurazione CIRTF ... 89

Tabella 4-6 Principali caratteristiche del trasduttore PCB M112A22 ... 98

Tabella 5-1 Caratteristiche geometriche principali dell'induttore DAPROT3 ... 102

Tabella 5-2 Principali caratteristiche delle prove cavitanti continue e discrete (condizione di disegno φ=0.065) ... 117

Tabella 6-1 Tabulazione schematica delle prove sperimentali per l’induttore DAPROT3 ... 158

Tabella 7-1 Tabulazione schematica delle prove sperimentali continue per l’induttore DAPROT3 ... 186

Tabella 8-1 Caratteristiche geometriche della pompa VAMPIRE ... 190

Tabella 8-2 Principali caratteristiche delle prove cavitanti continue e discrete fredde (condizione di disegno φ=0.092) ... 199

Tabella 8-3 Principali caratteristiche delle prove cavitanti continue a T=80°C ... 210