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Sommario
Il presente lavoro di tesi si colloca nell’ambito della collaborazione tra il dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell’Università di Pisa e la Ferrari S.p.A. inerente lo studio e la valutazione del comfort termico nel settore automobilistico.
L’attività svolta si può dividere in due parti: la prima completa il lavoro relativo all’analisi CFD del flusso freddo; la seconda tratta degli aspetti fisiologici necessari alla valutazione della sensazione termica percepita ed analizza i principali indici di benessere esistenti per arrivare ad una formulazione che permetta di poter valutare il comfort in un abitacolo di un’autovettura.
Il primo capitolo contiene una breve introduzione sulla ricerca e la metodologia utilizzata nel settore automobilistico per la valutazione del comfort termico.
Nel secondo capitolo vengono riassunte le principali conclusioni del precedente lavoro
“Analisi numerica del flusso all’interno dell’abitacolo di un’autovettura” inerenti il flusso freddo stazionario e vengono definite le nuove impostazioni e ipotesi necessarie per la valutazione del flusso freddo non stazionario.
Il capitolo successivo racchiude i risultati a cui si è giunti confrontando i dati dell’analisi stazionaria con quelli della non stazionaria.
Sommario
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La seconda parte si apre col capitolo 4 che tratta gli aspetti fisiologici legati alla sensazione di benessere percepita che, in primo luogo, comprende l’analisi dei recettori, delle leggi psicofisiche, della termoregolazione e del metabolismo, e, successivamente, analizza il bilancio globale del corpo dandone una formulazione analitica, necessaria per effettuare una valutazione numerica.
Nel capitolo 5 si riassumono i principali studi sul comfort e sugli indici esistenti in letteratura. Le grandezze fondamentali nella valutazione del comfort termico, dedotte dai due precedenti capitoli, sono illustrate nel capitolo 6.
In base alle conoscenze acquisite dallo studio riguardante il corpo umano e dall’analisi dei dati e delle regole elaborate per la valutazione del benessere termico negli edifici si è giunti, nel capitolo 7, alla stesura della relazione per poter valutare il comfort in un abitacolo di un’autovettura.
Infine, nel capitolo 8, sono esposte le conclusioni e le prospettive future di sviluppo del presente lavoro.
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Capitolo 1 Introduzione
Il comfort termico si sta evolvendo verso lo sviluppo di ambienti che favoriscano le attività umane in armonia con le esigenze fisiologiche e psicofisiche; a tali esigenze deve rispondere anche il settore automobilistico.
La ricerca del comfort nella moderna industria automobilistica è un campo che negli ultimi anni ha accresciuto la sua importanza a causa di una sempre maggiore richiesta di comodità da parte degli acquirenti. Tutte le case automobilistiche hanno propri studi per riuscire a soddisfare appieno le esigenze del consumatore e, data l’importanza che il settore sta assumendo, le metodologie di valutazione e i risultati ottenuti sono stretti nel massimo riserbo.
Risorse sempre maggiori vengono investite nella ricerca e nello sviluppo di sistemi di condizionamento che permettano di arrivare a soddisfare le richieste del mercato.
I sistemi di climatizzazione sono ormai largamente diffusi nel settore dei trasporti, il loro sviluppo è guidato dalla ricerca del miglioramento del benessere termico percepito.
Fino a pochi anni fa lo studio di tali fenomeni era delegato interamente alle prove su strada o in galleria del vento; si valutava il grado di comfort percepito una volta che la
Introduzione
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vettura era pronta per la produzione in serie, ciò implicava la possibilità di fare solo piccole modifiche al progetto generale.
L’utilizzo dell’analisi attraverso la Fluidodinamica Computazionale (CFD Computational Fluid Dynamics) deriva dalla necessità di soddisfare il mercato ma al contempo ridurre i costi e i tempi di sviluppo di un progetto per renderlo economicamente competitivo; questo metodo d’analisi affiancato alle prove su strada e in galleria del vento permette infatti una diminuzione dei tempi di sviluppo e un aumento del rendimento dei sistemi di condizionamento.
Il vantaggio di questa tecnica è quello di poter studiare, in dettaglio, le prestazioni di un veicolo tramite l’analisi numerica e di predirne il comportamento in relazione a circostanze fissate senza tuttavia dover necessariamente passare dalla fase progettuale alla produzione di prototipi.
In tempi relativamente brevi è possibile capire come funziona il sistema in esame e valutarne possibili variazioni al fine di ottenere l’ottimizzazione dei risultati.
I maggiori problemi connessi con l’analisi CFD sono dovuti essenzialmente alla configurazione del programma e al settaggio delle impostazioni specifiche, necessarie per la risoluzione numerica delle equazioni che governano la dinamica dei fluidi e il relativo scambio termico.
