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Capitolo 6
Conclusioni
In questo lavoro di tesi sono state sfruttate le potenzialità di software commerciali per la soluzione di problemi di interazione fluido-struttura.
Il metodo di soluzione sviluppato è quello che prevede l’accoppiamento di STAR-CCM+ (solutore fluidodinamico) con NASTRAN (solutore strutturale). Con questo metodo è possibile effettuare l’analisi di interazione fluido-struttura di tipo statico, avendo posto le ipotesi di stazionarietà del sistema e di comportamento lineare della struttura.
La strategia di accoppiamento ideata si avvale di un metodo di soluzione iterativo.
Prendendo come riferimento la simulazione fluidodinamica, viene utilizzato lo strumento di mapping di STAR-CCM+ per esportare, in un file di testo, la distribuzione di pressione sui nodi del modello strutturale.
Lo strumento di mappatura effettua un' interpolazione dei dati tra le due griglie, strutturale e fluidodinamica.
La mappa delle pressioni viene caricata sul modello strutturale attraverso un codice MATLAB appositamente sviluppato.
I risultati della simulazione strutturale, in termini di spostamenti nodali, vengono importati direttamente nella simulazione fluidodinamica sottoforma di mappa.
La successiva analisi fluidodinamica si avvale della mappa di spostamento locale per deformare la griglia fluidodinamica attraverso lo strumento di morphing, interno a STAR-CCM+.
Prendendo in esame le appendici aerodinamiche del catamarano AC-45, il procedimento iterativo si definisce "a convergenza" quando tra due passi di iterazione successivi la variazione di portanza complessiva e lo spostamento locale sono trascurabili.
Capitolo 6 – Conclusioni
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In virtù della rapida convergenza del sistema è stato scelto di non elaborare un apposito modulo di automatizzazione del trasferimento dati e di lasciare tale compito all'utente.
Un vantaggio nell’utilizzare questo metodo risiede nella libertà di progettazione dei due modelli, strutturale e fluidodinamico, ad esclusione dell’unico vincolo geometrico di interfaccia.
La qualità dei risultati della procedura è direttamente connessa alla qualità ed alla finezza delle griglie con le quali si opera. È necessario aggiungere che utilizzare griglie estremamente fitte ed accurate se da un lato garantisce degli ottimi risultati, dall’altro porta ad elevati tempi di simulazione.
Il metodo è stato messo a punto su due diversi modelli di crescente complessità strutturale.
Il primo è la deriva del catamarano AC-45 con la quale si è messa a punto l’intera procedura. Con questa analisi si è ricavata la deformazione della deriva in un particolare regime di flusso e la variazione dei carichi aerodinamici dovuti alla deformazione stessa.
Il secondo è la superficie portante principale del medesimo catamarano, in cui viene modellata anche la struttura interna. Anche in questo caso è stato possibile calcolare le variazioni dei carichi connessi con la deformazione. Con una successiva analisi dei risultati è stato studiato il comportamento della struttura sotto carico.
Tale analisi può essere utilizzata come base per la ridefinizione dei parametri del modello strutturale atta al controllo della deformata.
La procedura di accoppiamento realizzata risulta essere un ottimo strumento di analisi per la prima fase di progettazione, in cui risulta importante conoscere in tempi rapidi il comportamento globale della struttura.
L’uso del metodo proposto può essere esteso a tutti i settori tecnici in cui risulta fondamentale l’analisi dell’interazione tra fluido e struttura.
