CAPITOLO 6
CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI
Osservando che il lavoro fatto è solo la base per una campagna di studi su questa classe di fenomeni attravarso Star-CCM+, riassumiamo i risultati ottenuti e, forti dell’esperienza maturata sia con i problemi in esame sia con il software usato, proponiamo una serie di indicazioni per i futuri sviluppi.
6.1 Risultati ottenuti
La campagna di simulazioni svolta ha avuto come scopo fondamentale la ricerca di un modello corretto di rappresentazione, attraverso Star-CCM+, dei problemi concernenti le ali di apertura finita in flussi subsonici e transonici, in particolare per quanto riguarda la creazione e lo sviluppo di un’idonea griglia di calcolo. Proprio il fatto di dover approfondire un settore particolare dei diversi aspetti che compongono un’analisi CFD, ha portato all’avere una notevole quantità di dati su questo e contemporaneamente ci ha costretti ad utilizzare dei modelli non molto approfonditi per quanto riguarda gli aspetti della turbolenza e del modello fisico, che tuttavia si sono rivelati comunque corretti nell’ambito degli scopi prefissati.
L’implementazione del calcolo su diversi tipi di griglia ha portato a scegliere quella poliedrica per la sostanziale correttezza dei risultati ottenibili con un tempo di calcolo nettamente inferiore a quello realizzabile con griglie tetraedriche. Utilizzando le analisi fatte per cernire le diverse mesh, si è contemporaneamente verificato il modello scelto che, come detto, si è rivelato corretto fornendo risultati più che accettabili, considerando anche l’esigua richiesta hardware necessaria nella prima fase; il modello tuttavia può essere modificato al fine di rendere il calcolo ancora più dettagliato.
Complessivamente i risultati sono in buon accordo con i dati sperimentali a disposizione, al netto degli errori attesi, in tutte le simulazioni; e l’infittimento della griglia di calcolo ha evidenziato un’evoluzione dei valori presi in esame (CL, CM, CD) che tendono a diventare costanti man mano che la mesh diventa
più fitta, concordemente alle attese. Tale evoluzione, però, si manifesta in maniera diversa tra i diversi paramenti e nei diversi casi. Salvo che per la simulazione più complessa, (α=14° M=0.7) in cui tutti parametri continuano a calare, il CL e il CM tendono a stabilizzarsi entro un’infittimento di 3milioni di
celle mentre il coefficiente di resistenza continua a diminuire per tutti i gradi di infittimento: le cause di questo comportamento si possono individuare in un non sufficiente raffinamento della griglia vicino al corpo e in una scia approssimativa, abbiamo fatto un’ultima indagine sul caso a 14° nel flusso a
superficiale della griglia, aumento del numero dei piani del PrismLayer e modifica dei brick usati per la scia, partendo dalla mesh di 3M di celle ed ottenendone una con 4,5M. I risultati sono stati incoraggianti dato che sia la portanza che il momento sono risultati congruenti con quelli attesi, mentre il valore della resistenza è minore rispetto all’ultimo grado di infittimento confermando che è possibile ottenere ulteriori miglioramenti
Figura 6-1: Verifica finale
In particoalare si è osservata una sostanziale invarianza della quota di resistenza associata all’attrito, mentre è variata la parte dovuta alle azioni portanti; da questa osservazione possiamo dedurre che la più corretta modellazione della scia è stato l’elemento che ha fatto la differenza, facendo variare la distribuzione di portanza sull’ala (curiosamente mantenendo costante la portanza globale e lasciando sostanzialmente invariato il momento)1
Alla luce di questi risultati possiamo dire di aver costruito un buon modello da cui partire per analizzare più a fondo problemi di questo tipo ed, a fronte dell’esperienza maturata, diamo delle indicazioni per affinarlo.
Per quanto riguarda il software utilizzato, si è riscontrata una buona efficacia sia nella semplicità di utilizzo, grazie all’interfaccia grafica e alla buona integrazione di tutti i suoi elementi, sia alle innumerevoli possibilità offerte in tutte le fasi del lavoro. Nel complesso l’esperienza maturata per chi scrive è stata sicuramente positiva e molto formativa.
6.2 Sviluppi futuri
Abbiamo visto come ci siano dei margini di miglioramento nell’affrontare il problema trattato; in particolare si è visto come si possa migliorare la previsione sulla resistenza, anche se il test visto nel paragrafo precedente va approfondito e verificato.
Alla luce di quanto appena osservato, possiamo indicare due direzioni per ottenere i miglioramenti sperati:
• evoluzione del modello fisico,
• ulteriore aprofondimento sulla mesh.
Per quanto riguarda il modello fisico, nonostante quello proposto sia sostanzialmente corretto (dati anche i risultati ottenuti), può essere migliorato variando i parametri di turbolenza e comparando i diversi modelli messi a disposizione da Star-CCM+.
L’esperienza maturata nel trattare la griglia di calcolo consiglia di procedere secondo diverse direzioni. In primis si suggerisce di ripetere il lavoro fatto nel capitolo 5 per la mesh poliedrica, anche con gli altri tipi di griglie implementabili in Star-CCM+, in modo da poterle confrontare con gradi di infittimento maggiori, dato che i risultati finali in alcuni casi sono stati sensibilmente diversi da quelli sperimentali che sono stati il metro di giuizio nel cap.4.
Quindi si propone di differenziare ogni mesh a seconda del caso in esame, in modo da poterla ottimizzare secondo le diverse esigenze, in particolare si ritiene un buon modo di procedere quello di partire dalla griglia che si è individuata come ottima nel presente lavoro andandola a modificare.
ben individuata), un loro adattamento alla scia visualizzata ( si è visto come questo tipo di modifica migliori l’accuratezza nelle descrizione della distribuzione di Cp e della resistenza);
modifica dei brick per l’onda d’urto
(in questo modo si ottimizza la mesh tenedo gli infittimenti solo dove servono); infittire la mesh superficiale sull’ala ed aumentare il numero di piani nel PrismLayer, in modo da avere una migliore rappresentazione dello strato limite
(un’ulteriore possibilità in questo senso è quella di dividere la superficie dell’ala in più parti in modo da poter diversificare lo spessore del PrismLayer, facendolo aumentare passando dal bordo d’attacco al bordo d’uscita).
