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4 Analisi di sensibilità alla griglia

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Academic year: 2021

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Analisi di sensibilità alla griglia

L’analisi di sensibilità alla griglia, presentata in questo capitolo, è stata condotta per valutare gli effetti, sulla soluzione numerica, derivanti, sia dall’utilizzo di un diverso fattore di crescita (superficiale e volumetrico) degli elementi che compongono le mesh, sia dall’utilizzo di un diverso grado di infittimento delle mesh nelle immediate vicinanze della zona di separazione del flusso.

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4.1 Le griglie di calcolo

Sebbene le caratteristiche ed i parametri di generazione delle mesh siano riportati nel capitolo 2, per chiarezza di esposizione, nella tabella 4.1 sono riportate le caratteristiche13 generali delle mesh con cui è stata fatta l’analisi di sensibilità alla griglia.

4.2 Analisi di sensibilità alla griglia

Per l’analisi di sensibilità alla griglia sono state utilizzate simulazioni RANS stazionarie con il modello di turbolenza RSM, e sono stati adottati come parametri di confronto tra le mesh del tipo S1, S2, S3 e S4, i coefficienti Cx_tot e CxV_tot.

Il CxV_tot è il coefficiente derivate dal contributo alla resistenza delle sole forze di attrito valutate su tutto il corpo, mentre il Cx_tot è il coefficiente di resistenza ottenuto dalla somma del CxV_tot e del coefficiente di resistenza di forma del solo afterbody.

Maggiori chiarimenti in merito alla definizione del Cx_tot e del CxV_tot sono riportati nel capitolo 5 del presente lavoro di tesi.

Le figure 4.1 e 4.2 riportano l’andamento del Cx_tot al variare dei raggi di raccordo dei vari afterbody.

       

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Per la definizione delle zone di refinement si veda il capitolo 2, paragrafo 2.2.2

Mesh Livelli di prismi GR

(Surface) GR (Volume) Refinement zones S1 7 1.2 1.3 A - B - C - D S2 7 1.1 1.2 A - B - C - D S3 7 1.2 1.3 A - B - C - D - E S4 7 1.1 1.2 A - B - C - D - E

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Com’è possibile vedere nella figura 4.1, confrontando i risultati del Cx_tot ottenuti con le mesh S1, con quelli ottenuti con le mesh S2, non si notano apprezzabili differenze derivanti dall’utilizzo di fattori di crescita differenti (vedi tabella 4.1).

A considerazioni analoghe si arriva anche confrontando i risultati derivanti dalle simulazioni con le mesh S3 e S4 (figura 4.2) che, a differenza dalle mesh S1 e S2, presentano la zona di refinement E (vedi figure 2.5 e 2.6). Nelle figure 4.3 e 4.4 è riportato, invece, il coefficiente di resistenza dovuto alle sole azioni viscose a parete sempre in funzione dei raggi di raccordo degli afterbody.

In questo caso non si notano apprezzabili differenze tra le quattro tipologie di mesh.

Questo comportamento è giustificabile tenendo conto che, tutte le mesh presentano una discretizzazione vicino alle pareti molto simile (sette livelli di prismi, vedi tabella 4.1).

C’è inoltre da tener presente che, in tutte le simulazioni condotte per quest’analisi di sensibilità, sono state usate, all’interno del modello di turbolenza RSM, le non equilibrium wall function.

Figura 4.1  Andamento Cx_tot mesh S1, S2 Figura 4.2 Andamento Cx_tot mesh S3, S4

RSM 0.025 0.050 0.075 0.100 0.125 0.150 0.175 0.200 0.225 0.250 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 r/d Cx _ to t CFD mesh S1 CFD mesh S2 RSM 0.025 0.050 0.075 0.100 0.125 0.150 0.175 0.200 0.225 0.250 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 r/d Cx _ to t CFD mesh S3 CFD mesh S4

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4.3 Risultati dell’analisi di sensibilità

Date le non apprezzabili differenze tra le mesh S1 e S2, e tra le mesh S3 e S4 è stato deciso di condurre tutte le simulazioni RANS stazionarie successive all’analisi di sensibilità soltanto con le mesh di tipo S1 e S4 che, per come sono state generate, rispecchiano molto le attuali caratteristiche delle mesh comunemente utilizzate all’interno dell’ufficio CFD della Dallara Engineering.

Le impostazioni tipiche per generare le mesh S4 sono state utilizzate anche per le mesh14 T1 che, a differenza delle S4 non presentano il piano di simmetria x-z.

       

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Per le caratteristiche delle mesh T1 si veda il capitolo 2, paragrafo 2.4.2

Figura 4.3 And. CxV_tot mesh S1, S2 Figura 4.3 And. CxV_tot mesh S3, S4

RSM 0.000 0.015 0.030 0.045 0.060 0.075 0.090 0.105 0.120 0.135 0.150 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 r/d Cx V _ to t CFD mesh S1 CFD mesh S2 RSM 0.000 0.015 0.030 0.045 0.060 0.075 0.090 0.105 0.120 0.135 0.150 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 r/d Cx V _ to t CFD mesh S3 CFD mesh S4

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4.4 Alcune considerazioni sulla generazione delle

mesh con trenta livelli di prismi.

Le mesh con trenta livelli di prismi, sia quelle con il piano di simmetria x-z (mesh S5, vedi tabella 2.5), sia quelle ottenute a partire dal modello completo (mesh T2, vedi tabella 2.9), sono state generate dopo aver condotto l’analisi di sensibilità.

Siccome non si riscontrano particolari differenze tra i risultati derivanti dall’adozione dei diversi fattori di crescita per la mesh di superficie e di volume, e siccome le mesh con trenta livelli di prismi presentano un elevato grado di infittimento nei pressi dei contorni solidi, per esse è stato adottato un valore unico per il fattore di crescita pari a 1.2, sia per gli elementi di superficie che di volume.

Figura

Tabella 4.1 Caratteristiche generali delle mesh
Figura 4.1   Andamento Cx_tot mesh S1, S2 Figura  4.2   Andamento Cx_tot mesh S3, S4
Figura 4.3  And. CxV_tot mesh S1, S2  Figura 4.3  And. CxV_tot mesh S3, S4

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