IINNDDIICCEE DDEELLLLEE FFIIGGUURREE

vii

I

IN

N

DI

D

I

CE

C

E

D

DE

EL

LL

L

E

E

F

F

IG

I

G

U

U

RE

R

E

C

C

a

a

p

p

i

i

t

t

o

o

l

l

o

o

1

1

FIGURA 1.1 –FOTO ALLA PARTENZA DEL SATURNO-V...2

FIGURA 1.2 - DISEGNO SCHEMATICO DI UN MOTORE A PROPELLENTE LIQUIDO COMPOSTO DA UNA TURBOPOMPA E DA UN “GAS-GENERATOR”...2

FIGURA 1.3 - SCHEMA SISTEMA TURBOPOMPA………...3

FIGURA 1.4 - TURBOPOMPA DEL MOTORE RS-27...5

FIGURA 1.5 - ESPLOSO TURBOPOMPA RADIALE PRATT & WHITNEY...5

FIGURA 1.6 - SCHEMATIZZAZIONE DELL'APPROCCIO PROGETTUALE...6

C

C

a

a

p

p

i

i

t

t

o

o

l

l

o

o

2

2

FIGURA 2.2 - SCHEMATIZZAZIONE DEL TRIANGOLO DI VELOCITÀ SULLA SUPERFICIE MERIDIANA SVILUPPATA...10

FIGURA 2.3 - SCHEMATIZZAZIONE DELLA SITUAZIONE AL BORDO D'ATTACCO E D'USCITA DI UNA PALETTA...11

FIGURA 2.4 – GENERICA TURBOPOMPA SEZIONATA LUNGO UN PIANO MERIDIANO... 13

FIGURA 2.5 – CURVE CARATTERISTICHE DELLA TURBOPOMPA DI ALTA PRESSIONE DELLO SSME ... 16

FIGURA 2.6 – RENDIMENTI OTTENIBILI DA POMPE CENTRIFUGHE ... 18

FIGURA 2.7 – RENDIMENTI OTTENIBILI DA POMPE ASSIALI MONOSTADIO... 19

FIGURA 2.8 – ARCHITETTURE OTTIMALI DELLE TURBOMACCHINE PER DIFFERENTI VELOCITÀ SPECIFICHE... 20

FIGURA 2.9 – CURVA CARATTERISTICA DI UNA POMPA ASSIALE ... 21

FIGURA 2.10 – DIAGRAMMA DELLE FASI DI UNA GENERICA SOSTANZA NEL PIANO PT .... 22

FIGURA 2.11 – DANNEGGIAMENTO LOCALIZZATO DOVUTO A CAVITAZIONE SULLE PALE DI UNA POMPA [2] ... 23

FIGURA 2.12 – DANNEGGIAMENTO SULLE PALE DI UNA TURBINA [2]... 24

FIGURA 2.13 – DANNEGGIAMENTO SU GIRANTE DI UNA TURBOPOMPA... 24

FIGURA 2.14 –DANNEGGIAMENTO SU ELICA PER USO MARINO ... 24

FIGURA 2.15 – TIPOLOGIE DI CAVITAZIONE [2] ... 27

FIGURA 2.16 – ESEMPIO DI CAVITAZIONE D’ESTREMITÀ SU ELICHE PER USO MARINO... 28

FIGURA 2.17 – ESEMPIO DI CAVITAZIONE D’ESTREMITÀ SULL’INDUTTORE FAST2 ... 28

FIGURA 2.18 – ESEMPIO DI CAVITAZIONE BOLLOSA ORIGINATA DA UN PROFILO IDRODINAMICO... 29

FIGURA 2.19 – ESEMPIO DI CAVITAZIONE DI PALETTA... 29

FIGURA 2.20 – ESEMPIO DI CAVITAZIONE DI FLUSSO SECONDARIO... 30

FIGURA 2.21 – ESEMPIO DI CAVITAZIONE DI FLUSSO SECONDARIO... 30

FIGURA 2.22 –VALORI DEL NUMERO DI CAVITAZIONE D’INNESCO PER UNO STESSO PROFILO ASSIALSIMMETRICO IN DIVERSI CIRCUITI AD ACQUA... 31

FIGURA 2.23 – FUNZIONE DI DISTRIBUZIONE DEI NUCLEI DI CAVITAZIONE IN ALCUNI CIRCUITI AD ACQUA E NELL’OCEANO ... 32

FIGURA 2.24 – PRESTAZIONE DI UNA POMPA CENTRIFUGA IN REGIME CAVITANTE... 34

FIGURA 2.25 – PRESTAZIONE DI UNA POMPA ASSIALE IN REGIME CAVITANTE... 34

viii

FIGURA 2.27 – PRESTAZIONI IN REGIME CAVITANTE DI UNA POMPA CENTRIFUGA, AL

VARIARE DELLA TEMPERATURA ... 36

FIGURA 2.28 – SOLUZIONE DELL’EQUAZIONE DI REYLIGHT-PLESSET ... 37

FIGURA 2.29 – ANDAMENTO DEL RAPPORTO DEI NUMERI DI BREAKDOWN CRITICI ... 39

FIGURA 2.30 – TIPICO SPETTRO PER POMPA CENTRIFUGA ... 42

FIGURA 2.31 – DISEGNO QUOTATO DELLA GIRANTE “X” ... 43

FIGURA 2.32 –CURVA CARATTERISTICA IN REGIME NON CAVITANTE DELLA GIRANTE “X” ... 43

FIGURA 2.33 –CURVA CARATTERISTICA IN REGIME CAVITANTE DELLA GIRANTE “X” .... 44

FIGURA 2.34 – PRESTAZIONI IN REGIME NON CAVITANTE DELL’INDUTTORE “VII” ... 45

FIGURA 2.35 – PRESTAZIONI IN REGIME CAVITANTE DELL’INDUTTORE “VII”[5] ... 45

FIGURA 2.36 – GEOMETRIA E DIMENSIONI PRINCIPALI DELL’INDUTTORE MK1 [6] ... 46

FIGURA 2.37 – CURVA ( , )φ ψ PER INDUTTORE MK1 [6] ... 46

FIGURA 2.38 – CURVE DI PRESTAZIONE IN REGIME CAVITANTE PER L’INDUTTORE MK1 RICAVATE A 2800 RPM A TEMPERATURA AMBIENTE... 46

FIGURA 2.39 – CURVE IN REGIME NON CAVITANTE PER LA GIRANTE FIP ... 47

FIGURA 2.40 – CURVE IN REGIME CAVITANTE PER LA GIRANTE FIP ... 47

FIGURA 2.41 – CALCOLI RELATIVI ALLA VELOCITÀ SPECIFICA IN UNA SEZIONE RISPETTO ALL’OTTIMO DEL COEFFICIENTE DI FLUSSO PER VARI ANGOLI DI PALA... 49

FIGURA 2.42 – SCHEMATIZZAZIONE DEL MODELLO DI STRIPLING... 49

FIGURA 2.43 – VALUTAZIONE DELLA VELOCITÀ SPECIFICA D’ASPIRAZIONE IN ACCORDO CON IL MODELLO DI FURST E DESCLAUX... 50

FIGURA 2.44 – VALUTAZIONE DELLA VELOCITÀ SPECIFICA D’ASPIRAZIONE IN ACCORDO CON IL MODELLO DIXON... 51

FIGURA 2.45 – VALORE DI PROGETTO DELL’INCIDENZA CON IL CORRISPONDENTE ANGOLO DI PALA E DI FLUSSO IN ACCORDO CON LE TEORIE DI STRIPLING E FURST E DASCLAUX... 51

FIGURA 2.46 – STUDIO STORICO DELL’INCIDENZA, DELL’ANGOLO DI PALA, DELL’ANGOLO DI FLUSSO PER UN SET DI 10 DIFFERENTI INDUTTORI... 52

FIGURA 2.47 – INDUTTORE SENZA MOZZO... 54

FIGURA 2.48 – DIVERSI TIPI DI INDUTTORI CON MOZZO... 54

FIGURA 2.49 – CONDOTTO D’ASPIRAZIONE A GOMITO... 56

FIGURA 2.50 – CONDOTTO D’ASPIRAZIONE A DOPPIO INGRESSO ... 56

FIGURA 2.51 – SVILUPPO DELLA GEOMETRIA DEL GOMITO D’ASPIRAZIONE... 57

FIGURA 2.52 – ANDAMENTO DELLO STRATO LIMITE SULLA PALA... 59

FIGURA 2.53 – GRAFICO TRATTO DA [13] ... 63

FIGURA 2.54 – GRAFICO TRATTO DA [13] ... 63

FIGURA 2.55 – ANGOLI DI DEVIAZIONE... 64

FIGURA 2.56 – SCHEMATIZZAZIONE DELLE DIFFERENZE DI IMPOSTAZIONE TRA METODO N E P... 67

C

C

a

a

p

p

i

i

t

t

o

o

l

l

o

o

3

3

FIGURA 3.2 – TRIANGOLI DI VELOCITÀ ALL’ENTRATA ED ALL’USCITA DELLA PALETTATURA... 73

FIGURA 3.3 – RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DEL PROBLEMA DEL PARAGRAFO... 74

FIGURA 3.4 – RAPPRESENTAZIONE DEL PASSAGGIO DI DOMINIO... 79

FIGURA 3.5 – GRAFICO UTILIZZATO PER L’ESTRAZIONE DEL VALORE DI F(D) ... 83

FIGURA 3.6 –SCHEMATIZZAZIONE DEL PROBLEMA DEL PARAGRAFO... 84

ix

FIGURA 3.8 –TRIANGOLI DI VELOCITÀ IDEALI E CON FATTORE DI SLITTAMENTO... 86

FIGURA 3.9 – SCHEMATIZZAZIONE DEL PROBLEMA DEL PARAGRAFO... 89

FIGURA 3.10 –SCHEMA DI LAVORO USATO PER L’IMPLEMENTAZIONE DEL MODELLO... 101

FIGURA 3.11 – SCHEMA DI LAVORO USATO PER L’IMPLEMENTAZIONE DEL MODELLO.. 102

FIGURA 3.12 – COMPARAZIONE FRA SOLUZIONE NUMERICA E SOLUZIONE IN FORMA CHIUSA ... 102

FIGURA 3.13 – COMPARAZIONE TRA I DATI SPERIMENTALI IN CONDIZIONE NON CAVITANTE PER L’INDUTTORE MK1 ED IL RISULTATO DATO DAL MODELLO MATEMATICO-PRESTAZIONALE... 103

FIGURA 3.14 – COMPARAZIONE PER L’INDUTTORE FAST2... 104

FIGURA 3.15 – COMPARAZIONE PER L’INDUTTORE A... 104

FIGURA 3.16 – COMPARAZIONE PER L’INDUTTORE B... 104

FIGURA 3.17 – COMPARAZIONE PER L’INDUTTORE C... 105

FIGURA 3.18 – COMPARAZIONE PER L’INDUTTORE D... 105

FIGURA 3.19 – CURVE CHE RAPPRESENTANO IL MOZZO E LE PALE DELLA NUOVA GEOMETRIA... 106

FIGURA 3.20 – ANDAMENTO DELLA FUNZIONE CHE RAPPRESENTA L’ANGOLO DI PALA.107 FIGURA 3.21 – ANDAMENTO DELLA FUNZIONE CHE RAPPRESENTA IL PASSO DELLE PALE ... 107

FIGURA 3.22 – ANDAMENTO DELLINCIDENZA DELLE PALE NELLA CURVA INIZIALE ... 108

FIGURA 3.23 – VISTA TRIDIMENSIONALE DEL NAUTILUS... 110

FIGURA 3.24 – VISTA TRIDIMENSIONALE DEL NAUTILUS... 110

FIGURA 3.25 – RAPPRESENTAZIONE TECNICA DEL NAUTILUS... 110

FIGURA 3.26 – PRESTAZIONI DEL NAUTILUS OTTENTE COL MODELLO MATEMATICO PRESTAZIONALE... 112

FIGURA 3.27 – PRESTAZIONI DEL NAUTILUS IN CONFRONTO CON ALTRI INDUTTORI... 112

FIGURA 3.28 – ANGOLO DI FLUSSO IN USCITO AL TE ... 113

FIGURA 3.29 – ANGOLI DI FLUSSO CALCOLATI NELLA STAZIONE 2 COL MODELLO MOD113

C

C

a

a

p

p

i

i

t

t

o

o

l

l

o

o

4

4

FIGURA 4.2 – SCHEMA LOGICO SEGREGATED... 126

FIGURA 4.3 – SCHEMA LOGICO COUPLED... 126

FIGURA 4.4 – GRIGLIA CREATA IN FLUENT... 130

FIGURA 4.5 – GRIGLIA CREATA IN FLUENT (VISTA POSTERIORE)... 131

FIGURA 4.6 – NAUTILUS VISUALIZZATO USANDO LA CONDIZIONE DI PERIODICITÀ... 132

FIGURA 4.8 – DATI IN INGRESSO... 133

FIGURA 4.9 – DATI IN INGRESSO... 134

FIGURA 4.10 – DATI IN INGRESSO... 135

FIGURA 4.11 – DATI IN INGRESSO... 135

FIGURA 4.12 – DATI IN INGRESSO... 135

FIGURA 4.13 – ANDAMETO RESIDUI DURANTE LA SIMULAZIONE A Φ PARI A 0.055 ... 137

FIGURA 4.14 – ANDAMETO RESIDUI DURANTE LA SIMULAZIONE A _Φ PARI A 0.050 ... 138

FIGURA 4.15 – ANDAMETO RESIDUI DURANTE LA SIMULAZIONE A _Φ PARI A 0.060 ... 139

FIGURA 4.16 – ANDAMETO RESIDUI DURANTE LA SIMULAZIONE A _Φ PARI A 0.090 ... 140

FIGURA 4.17 – ANDAMETO RESIDUI DURANTE LA SIMULAZIONE A _Φ PARI A 0.030 ... 141

FIGURA 4.18 – ANDAMETO DELLE PRESSIONI SULL’INDUTTORE PER _Φ PARI A 0.055....142

x

FIGURA4.20– COMPARAZIONE TRA LA SOLUZIONE DEL MODELLO

MATEMATICO-PRESTAZIONALE E LE SIMULAZIONI FLUIDODINAMICHE...144

FIGURA4.21– ANGOLI DI FLUSSO OTTENUTI COL MODELLO MATEMATICO PRESTAZIONALE E CON LE SIMULAZIONI FLUIDODINAMICHE PARI A _Φ PARI A 0.055 AL TE...145

FIGURA4.22– ANGOLI DI FLUSSO OTTENUTI COL MODELLO MATEMATICO PRESTAZIONALE E CON LE SIMULAZIONI FLUIDODINAMICHE PARI A _Φ PARI A 0.055 ALLA STAZIONE 2...145

C

C

a

a

p

p

i

i

t

t

o

o

l

l

o

o

5

5

FIGURA 5.2 – VISUALE DEL CIRCUITO ... 150

FIGURA 5.3 – VISUALE DEL CIRCUITO... 150

FIGURA 5.4 – SCHEMA DEL CIRCUITO... 150

FIGURA 5.5 – SCHEMA TECNICO DEL CIRCUITO... 152

FIGURA 5.6 – SCHEMA DEL COLLEGAMENTO DELLE TUBAZIONI... 154

FIGURA 5.7 – SCHEMA DEL CIRCUITO DI TRAVASO E PRESSURIZZAZIONE... 154

FIGURA 5.8 – FOTO DEL FLUSSOMETRO E DELLA SILENT THROTTLE VALVE... 155

FIGURA 5.9 – SCHEMATIZZAZIONE DEL SISTEMA CON MOTORE SECONDARIO... 156

FIGURA 5.10 – FOTO DELLA CAMERA LIBERA... 158

FIGURA 5.11 – CAMERA DI PROVA CON ALL’INTERNO UN INDUTTORE... 159

FIGURA 5.12 – CAMERA DI PROVA CHIUSA CON L’IMBOCCO DELLA GALLERIA... 159

FIGURA 5.13 – SCHEMA DELLA CAMERA DI PROVA... 160

FIGURA 5.14 – RAPPRESENTAZIONE TECNICA TUBO DI PLEXIGLASS ... 161

FIGURA 5.15 – RAPPRESENTAZIONE TECNICA FLANGIA DI RIDUZIONE... 162

FIGURA 5.16 – RAPPRESENTAZIONE TECNICA DISTANZIALE...163