Collaborazioni
In questo campo il CASPUR collabora a diversi progetti, tra i quali:
• Flussi supersonici (Dottor M. Bernardini, Pro-fessor S. Pirozzoli), il cui obiettivo è la simulazione numerica diretta di grande scala di strati limite turbolenti, in regime transonico/supersonico, anche in presenza di onde d’urto, con lo scopo di mettere in luce gli effetti della comprimibilità del flusso sulla dinamica dello strato limite e di rea-lizzare un ampio database di riferimento per la modellistica della turbolenza di flussi supersonici in condizioni lontane dall’equilibrio. Con il sup-porto del personale del CASPUR, si sta realizzando una versione del codice di calcolo che permetta di sfruttare in parallelo nodi multicore ed acceleratori grafici (GPU).
• Studio di flussi interni ed esterni per applicazioni spaziali (Professor F. Nasuti, Professor R. Paciorri, Ph.D. M. Pizzarelli) mediante un software di simulazione messo a punto dal gruppo. In particolare si è simulato, su scala reale, il flusso di refrigeranti nei canali di raffreddamento di endoreattori a propellente liquido (elevato numero di Reynolds). • Aereoacustica (Professor U. Iemma), il cui scopo è quello di migliorare le tecniche numeriche e semplificare il workflow di assessment delle emissioni acustiche di aeromobili, treni ed autoveicoli. La riduzione delle emis-sioni acustiche è ritenuta uno degli elementi fondamentali nella riduzione dell’impatto ambientale dei mezzi di trasporto, sia per ragioni di efficienza energetica, perché tali emissioni costituiscono una dispersione di energia 96
Il settore aerospaziale è da sempre uno dei campi scientifici in cui le simulazioni numeriche sono applicate con successo ed efficacia. In molti casi (flussi ipersonici, accensione di razzi a combustibile solido) è difficile estrarre tutte le informazioni utili dagli esperimenti, che comportano notevoli pericoli e costi. L’elevato in-teresse ingegneristico applicativo richiede attenzione all’ottimizzazione dei workflow utili a pilotare i processi di progettazione e assessment di prodotto.
Offerta
Il CASPUR è in grado di fornire alla comunità aerospaziale un’ampia gamma di competenze, che spazia dal-l’ottimizzazione dei codici numerici, grazie alla conoscenza dei principali modelli di turbolenza e schemi numerici, alla loro parallelizzazione e adattamento alle più avanzate piattaforme di calcolo disponibili. Vengono anche messi a disposizione e supportati i principali software di comunità (come OpenFoam) e strumenti utili per la vi-sualizzazione e l’analisi dei dati (come Visit, Tecplot e Paraview). Il CASPUR supporta, inoltre, le comunità di ri-cerca fornendo servizi di collaborazione on-line (per esempio wiki, mailing list, strumenti per la gestione e lo sviluppo di codici) e di condivisione di dati di simulazione.
HPC
C
OMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS
PER APPLICAZIONI AEROSPAZIALI
Fig. 1Andamento della pressione per flusso turbolento che investe un aeromobile di prova DLR-F4. Simulazione eseguita con software OpenFoam.
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Risultati
I lavori prodotti al CASPUR hanno avuto notevole impatto nella comunità scientifica, come dimostrato dalle numerose pubblicazioni, e molti degli studi intrapresi continueranno nel 2011. Tra le attività di Aeroacustica, è stata svolta la validazione del modello e delle presta-zioni del codice open-source AcouSTO (http://acousto.sourceforge.net), sviluppato dall’Uni-versità di Roma Tre, che in futuro sarà disponibile anche in forma di macchina virtuale “chiavi in mano”, integrata con altri software di comunità, per fornire un ambiente di immediata utilizzazione. La comunità italiana LES-in-Italy dei ricercatori interessati alla Large Eddy Simu-lation (LES) ha trovato un punto di aggregazione nei servizi di collaborazione on-line offerti dal Consorzio.
non trascurabile nel bilancio totale, sia per migliorare la qualità della vita della popolazione residente in aree interessate dal passaggio dei veicoli.
• Flussi in turbopompe (Professor M.V. Salvetti), il cui obiettivo è la simulazione del flusso all’interno di una turbopompa e dei fenomeni di cavitazione che causano sia la perdita di prestazioni del motore sia significative inefficienze energetiche.
• Analisi dell’accensione dell’n-eptano in regime di Coefficiente di Temperatura Ne-gativo (Dottor A. Viggiano, Professor V. Magi), progetto in cui si sta utilizzando un modello cinetico più dettagliato di quelli adoperati finora, per comprendere meglio i fenomeni flui-dodinamici che influenzano profondamente l’efficienza energetica e l’impatto ambientale dei generatori a combustione.
Bibliografia essenziale
Salvetti, M.V., et al. An implicit low-diffusive HLL scheme with complete time linearization application to cavitating barotropic flows.
Viggiano, A., et al. Exploring the Effect of Fluid Dynamics and Kinetic Mechanisms on n-Heptane Au-toignition in Transient Jets. Combustion and Flame, 328-340.
Pirozzoli, S., Bernardini, M. (2010). Wall pressure fluctuations in transonic shock/boundary ayer inter-action. Proc. IUTAM Symposium on Computational Aero-acoustics for Aircraft noise prediction. Pirozzoli, S., Bernardini, M., Grasso, F. (2010). Direct numerical simulation of transonic shock/boundary
layer interaction under conditions of incipient separation. J. Fluid Mech., in press.
Pizzarelli, M., Nasuti, F., Onofri, M. (2010). CFD Analysis of Cooling Channel Flow and Heat Transfer in Rocket Engines. AIAA paper 2010-6722, proc. of 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Con-ference & Exhibit, 25-28 July 2010, Nashville, TN.
