Conclusioni
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Conclusioni
Siemens VDO era intenzionata a capire se OpenFAOM fosse in grado di affiancare software commerciali per lo studio di iniettori, in particolar modo quelli ad alta pressione, essendo il mercato dell’automobile, relativamente alle motorizzazioni benzina, orientato alla tecnologia dell’iniezione diretta.
Un grosso punto a favore di OpenFOAM è che esso è open source, cioè gratuito; un altro è che consente anche di utilizzare macchine multiprocessore (fino a 32 in parallelo) per eseguire dei calcoli. Inoltre, essendo disponibili i file sorgente, è possibile modificare ed ottimizzare il software secondo le esigenze del singolo utilizzatore, potendo anche implementare modelli fisici ad hoc. Necessita comunque di un software non compreso nel pacchetto per poter realizzare la griglia di calcolo (mesh).
Dopo uno studio iniziale della teoria di base della CFD, in questo lavoro di tesi si è dapprima considerato il caso di un iniettore a bassa pressione Deka I, confrontando i risultati ottenuti con quelli realizzati col software STAR-CD e con dati sperimentali. Successivamente si è passati al caso di un iniettore ad alta pressione (GDI) del tipo Deka XLII swirl. La scelta è stata obbligata, poiché l’assenza di un modello di cavitazione nei solutori di OpenFOAM non rendeva fisicamente accettabile usare questo software per l’analisi di altri tipi di iniettori GDI, essendo in essi tale fenomeno molto importante.
Dallo studio fatto risulta che il software non ha modelli di cavitazione e ha richiesto time-steps molto piccoli per l’esecuzione del calcolo multifluido. La mesh, in termini di aspect ratio e determinant delle celle, è risultata critica; essa necessita quindi di un tempo inaccettabile per la
sua realizzazione e richiede risorse e tempi di calcolo di molto superiori rispetto ai software commerciali, anche utilizzando quattro processori in parallelo. L’interfaccia multifluido di cui è dotato, di tipo VOF, per poter essere sfruttata appieno, richiede mesh avente una risoluzione 3-4 volte superiore rispetto a quanto occorra, ad esempio, utilizzando il modello Euler (multifluido) di FIRE. Paradossalmente però OpenFOAM non è risultato in grado di gestire l’interfaccia iniziale tra i due fluidi se la mesh conta un numero troppo elevato di celle.
OpenFOAM non è dotato poi di molti degli strumenti di analisi dei dati che si rendono necessari per eseguire un post-processing completo e dettagliato. Sono stati inoltre riscontrati problemi durante la mappatura dei campi tra due mesh diverse della stessa geometria e pertanto è stato impossibile inizializzare il calcolo in modo corretto, non essendo presenti routine di inizializzazione interne ai solutori utilizzati.
Conclusioni
155 In conclusione non si può ritenere OpenFOAM attualmente utilizzabile nel campo dell’iniezione diretta di benzina, essendo adatto, al più, ad eseguire calcoli monofluido con condizioni al contorno pienamente rispondenti a quanto espresso nel paragrafo 3.11.3.
Pur avendo fornito risultati numerici accettabili nell’analisi condotta a bassa pressione, OpenFOAM non ha riscosso favore da parte di Siemens VDO neppure nel campo dell’iniezione indiretta a causa dell’assenza, nel solutore, di modelli matematici adatti a risolvere in modo ottimizzato le condizioni al contorno, con i conseguenti problemi legati alla lentezza ed all’instabilità del calcolo.
La possibilità di effettuare analisi monofluido stazionarie, pur impiegando tempi eccessivamente onerosi, e soprattutto la capacità di utilizzare calcoli in parallelo (fino a 32 processori) sfruttando la tecnica MPI e la domain decomposition, sono risultati gli unici veri punti di forza del software.
E’ opportuno precisare, infine, che eventuali modifiche ed ottimizzazioni apportate ad un codice open source devono essere anch’essi resi open source (come riportato dalla licenza ufficiale GNU in Appendice) e questa necessità non è gradita da Siemens VDO, che si riserva pertanto la scelta di investire nello sviluppo del software.
Se ne consiglia, tuttavia, uno studio approfondito in ambito universitario, essendo possibile anche contattare ed interfacciarsi direttamente con gli sviluppatori. OpenFOAM è infatti apparso un software ai primi stadi dello sviluppo, ma dalle grandi potenzialità.
