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Appendice A
Descrizione delle discretizzazioni
A.1 Introduzione
Nella presente appendice vengono descritte le differenti discretizzazioni effettuate per i 7 sottodomini, che cui hanno dato origine ai modelli complessivi utilizzati nel processo di validazione tramite l’analisi di un caso test, descritto nel Capitolo 5. Inoltre sono brevemente descritte le discretizzazioni effettuate e non utilizzate a causa di errori individuati nell’analisi dei casi test.
A.2 Discretizzazione del “Down Comer”
Il sottodominio denominato “Down Comer” è la porzione di dominio che va dai bocchelli di ingresso alla sezione orizzontale immediatamente a monte delle mensole. Di questa zone sono state sviluppate 4 diverse discretizzazioni:
• 450.000 elementi esaedrici; • 1.000.000 di elementi esaedrici;
• 450.000 elementi esaedrici, costruita per successive simmetrie di ¼; • 1.000.000 di elementi tetraedrici, costruita per successive simmetrie di ¼;
Quelle esaedriche sono state costruite a blocchi non strutturati, e facendo uso della tecnica delle O-grid per ottenere elementi di qualità migliore nelle zone cilindriche, ad esempio nei bocchelli, come mostrato in Figura A.2 per la seconda discretizzazione.
Le discretizzazioni ottenute per successive simmetrie della griglia di ¼ del modello sono state sviluppate per ottenere modelli intrinsecamente simmetrici, o meglio, simmetrici per costruzione; in modo da rendere il flusso prodotto dal modello indipendente dalle asimmetrie della discretizzazione.
A titolo di esempio sono riportati nelle Figure A.1 e A.4 i due modelli ottenuti per simmetrie successive, mentre nelle Figure A.2 e A.3 sono mostrati i dettagli della O-grid del bocchello e della distribuzione delle celle nello spessore.
185 Fig. A.2: dettaglio dell’O-grid del
bocchello Fig. A.3: distribuzione delle celle nello spessore
A.3 Discretizzazione del “Down Comer allargato”
Il sottodominio denominato “Down Comer Allargato” comprende la porzione di fluido inclusa nel “Down Comer” e nella “Zona Mensole” (senza necessariamente prevederne la presenza), arrivando fino all’interfaccia con il
Lower Plenum. Di questa zona sono state sviluppate le seguenti discretizzazioni:
• 800.000 elementi esaedrici con le mensole • 1.000.000 elementi esaedrici senza le mensole
• 450.000 elementi esaedrici senza le mensole, costruita per successive
simmetrie di ¼;
Tutte sono a blocchi non strutturati, e sono state costruite facendo uso della tecnica delle O-grid .
Le discretizzazioni utilizzate sono visibili nelle Figure A.5, A.6 e A.7, mentre, a titolo di esempio, nella Figura A.8 è illustrata la distribuzione di celle nello spessore.
187 Fig. A.6: griglia esaedrica senza mensole
Fig. A.7: ¼ di griglia esaedrica senza
A.4 Discretizzazione di “Lower Plenum”, “Piastra Ellittica”,
“Zona Colonne”, “Zona Colonne Cave” e “Core”
Per i restanti 5 sottodomini, cioè la porzione di dominio che va dall’interfaccia con la zona delle mensole alla superficie di uscita, sono state preparate decine di discretizzazioni differenti, tutte contenenti da 2 a 4 milioni di elementi tetraedrici, che meglio di altri si adattano a flussi con direzioni non predeterminabili e con fenomeni di miscelamento e ricircolo. Non è stato ritenuto opportuno sviluppare discretizzazioni più accurate a causa della limitatezza delle risorse hardware.
Le discretizzazioni sviluppate sono il prodotto di un processo di miglioramenti successivi, nato dalle modifiche effettuate per ovviare ai problemi di volta in volta emersi.
Non si ritiene necessario descrivere qui tutte le discretizzazioni sviluppate, ma si darà una breve descrizione dei principali problemi incontrati nel processo di sviluppo del modello definitivo.
Tra questi, ad esempio, vale la pena ricordare la difficoltà incontrata nell’importare il modello CAD sviluppato con il PRO-ENGINEER all’interno del codice ICEM. Come mostrato in Figura A.9 ed in dettaglio in Figura A.10, sono emersi problemi nella rappresentazione geometrica delle zone curve, ad esempio per la piastra ellittica e per i fori.
Questo inconveniente è stato risolto in parte passando da un modello di tipo IGES ad uno di tipo STEP, ma anche questo ha dato problemi nella rappresentazione della forma ellissoidale della piastra. Il modello geometrico definitivo è stato ottenuto combinando insieme i due modelli importati ed effettuando manualmente le dovute modifiche.
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Fig. A.9: modello IGES Fig. A.10: foro in dettaglio
Un altro problema incontrato che vale la pena ricordare è il fatto che la gestione delle interfacce del codice CFX non sempre è stata esente da inconvenienti, infatti si sono riscontrati casi in cui parte della superficie di interfaccia, durante lo svolgimento del calcolo del flusso, è stata considerata come una parete solida immersa nel fluido. La Figura A.1a illustra questo inconveniente riguardante l’interfaccia tra la “Zona Colonne” e la “Zona Colonne Cave”, si possono notare, di colore blu le porzioni della superficie considerate dal codice come pareti.
Questo inconveniente è stato risolto ripetendo la discretizzazione delle due superfici di interfaccia.
