Appendice B
Scatola intera
Sfruttando la simmetria esistente, il primo tentativo è stato quello di simulare la rotazione di una sola ruota all’interno di metà scatola, cercando di riprodurre il più fedelmente possibile la geometria della scatola stessa.
Figura B.1. Scatola intera
Sia la scatola che la ruota sono state suddivise in spicchi per facilitare la procedura di discretizzazione, visto che tentativi precedenti di discretizzazione della scatola completa non avevano portato risultati soddisfacenti.
Figura B.2. Tecniche di discretizzazione
Discretizzazione lineare e volumetrica della scatola e della ruota: per effettuare la discretizzazione volumetica è necessario prima stabilire i numeri di nodi su ogni spigolo.
Ruota semplificata (1/4) senza bulloni
Il caso precedente non ha portato a nessun risultato visto che il calcolo si è instabilizzato. Allora il disegno è stato semplificato ulteriormente e suddiviso in volumi ancora più piccoli per trovare un ad adeguato criterio di discretizzazione.
Le viste precedenti indicano la presenza della ruota e delle due pareti: • Parete rossa: pressure outlet
• Parete blu: pressure inlet • Numero di nodi: 159051
• Modello di viscosità: k-epsilon Standard Wall Function • Velocità di rotazione della ruota: 0,78 rad/sec
• La soluzione non è stata portata a convergenza
Lo scopo di questo caso è stato quello di capire se la soluzione potesse andare a convergenza facendo delle ipotesi semplificative sulla geometria della scatola.
Figura B.6. Andamento dei residui per il quarto di scatola
Ruota semplificata (1/4) con bulloni
Figura B.7. Griglia per il quarto di scatola con bulloni
Limitazioni:
• Tutti i casi 3D sono stati analizzati utilizzando un criterio di
discretizzazione spaziale grossolano (imponendo un’interval size di 0,002 metri sugli spigoli).
• I valori di Y+, parametro su cui giudicare l’adeguatezza della griglia geometrica, non sono adeguati a condurre analisi quantitative (sono ancora alti ma migliorabili)
• I tempi di calcolo sono lunghi dell’ordine dell’ora per i casi con geometria semplicata e dei giorni per geometri più complesse.
• Non sono stati ancora utilizzati i criteri di mesh in movimento (MRF), poiché la rotazione della ruota è stata ottenuta imponendo una velocità di rotazione sulla sua parete come condizione a contorno.
Influenza del dente
Per valutare l’influenza del dente è stato affrontato un semplice caso 2D e confrontato poi i profili di velocità dei singoli casi.
Caso con dente e senza dente a 63,4 rad/sec
Ruota con dente Ruota senza dente
Caso con dente e senza dente a 1570 rad/sec
Ruota con dente Ruota senza dente
Figura B.9. Influenza del dente
Ruota intera con bulloni in una scatola cilindrica
Per capire l’influenza dei soli bulloni è stata inserita la ruota all’ interno di un cilindro tralasciando l’effetto della vicinanza della ruota con la parete di simmetria e della spray bar.
• Numero di nodi: 22463
• Modello di viscosità: k-epsilon Standard Wall Function • Velocità di rotazione della ruota: 1570 rad/sec
• Valore di Y+ max: 420,81
Figura B.11. Andamento dei residui
Per portare la soluzione a convergenza si è proceduto ad aumentare gradualmente la velocità di rotazione della ruota:
• 1° step: 6,78 rad/sec • 2° step: 634 rad/sec • 3° step: 1570 rad/sec
Figura B.12. Piano di post-processing
Componente della velocità lungo l’asse z
Andamento delle pressioni
Figura B.15. Contours della velocità
Ruota intera con bulloni in una scatola
In questo caso è stata simulata la ruota all’interno della scatola, tralasciando la sua parte inferiore.
• Numero di nodi: 172938
• Modello di viscosità: k-epsilon Standard Wall Function • Velocità di rotazione della ruota: 1570 rad/sec
• Valore di Y+ max: 334,13
• La soluzione è stata interrotta poco prima della convergenza dopo una settimana di calcoli
Componente della velocità lungo l’asse z
Andamento delle pressioni
Influenza della Spray bar
L’influenza della spray bar è stata analizzata sia in 2D che in 3D
Caso 2D
Figura B.19. Griglia
Condizioni al contorno:
• Parete rossa: pressure inlet • Parete blu: pressure outlet • Pareti nere: wall
• Parete gialla: simmetria
Caso 3D
Parete rossa: pressure outlet
Figura B.22. Andamento della velocità
Come si può notare la sola presenza della spray bar genera una componente della velocità lungo l’asse z nel piano di simmetria.
• Numero di nodi: 490504
• Modello di viscosità: k-epsilon Standard Wall Function • Velocità di rotazione della ruota: 1570 rad/sec
• Valore di Y+ max: 243,55
• La soluzione è andata a convergenza
Figura B.23. Andamento della velocità
Anche in questo caso la sola presenza della spray bar genera una componente della velocità lungo l’asse z nel piano di simmetria.
