Computational Fluid DynamicsPhi Drive si è trovata a dover effettuare delle analisi su uno scambiatore di calore.

Lo scambiatore in questione è composto dai seguenti oggetti:

  • una ventola aspirante;
  • una serie di corpi alettati;
  • il fluido di interesse.

La ventola aspira l’aria che, entrando dalla sezione in basso della figura, attraversa due corpi alettati dove dell’acqua viene nebulizzata aumentandone l’umidità. Successivamente l’aria umida incontra un ultimo corpo alettato all’interno del quale una rete di tubi è attraversata da acqua che deve essere raffreddata.

Grazie alla CFD, acronimo di Fluidodinamica Computazionale o Computational Fluid Dynamic, è stato possibile osservare le caratteristiche più importati del flusso all’interno dello scambiatore. Si nota, infatti, il calo di pressione attraverso i corpi alettati, come anche la perdita di pressione all’imbocco della ventola dovuta al distaccamento delle linee di flusso.

Si può quindi dedurre che l’implementazione di un convergente sarebbe opportuna per ridurre la perdita di pressione ed ottenere quindi un risparmio sull’energia da fornire alla ventola.



RISOLUZIONE DI UN PROBLEMA TERMO-FLUIDO DINAMICO

Per la risoluzione di un problema così complesso le “semplici” correlazioni non sono sufficienti. Per questa ragione Phi Drive si è affidata alla sua esperienza nel campo della CFD per la risoluzione di tali modelli. Le equazioni di Navier-Stokes che governano i fluidi sono estremamente complesse e non possono essere risolte analiticamente, se non per un campo ristretto di geometrie e flussi. Di conseguenza, negli ultimi anni, grazie anche all’aumento esponenziale della potenza di calcolo dei computer, l’uso della CFD si è amplificato .

La partnership con Comestero Sistemi, leader nel settore della ventilazione, ha permesso a Phi Drive di affinare la sua metodologia per il calcolo fluidodinamico e di declinarla in altri ambiti come quello della refrigerazione, delle valvole e dei componenti rotanti.

La Fluidodinamica Computazionale è basata sul metodo dei volumi finiti. Il dominio è diviso in piccoli volumetti, connessi l’uno con l’altro, dove le equazioni discretizzate sono risolte attraverso metodi numerici. Una volta che la soluzione è ottenuta, l’analista ha una visione a 360° del fenomeno, in quanto possiede tutti i parametri in ciascun punto del dominio.

La CFD è quindi uno strumento molto potente che permette di ottenere ottimi risultati in un tempo relativamente ristretto. E’ utilizzata in maniera complementare al metodo sperimentale e di conseguenza permette di ridurre i costi di produzione di prototipi. Tuttavia è essenziale che l’analisi sia svolta da un esperto analista e non da un mero utilizzatore.

Il fattore umano, in misura maggiore del software, può fare la differenza tra CFD di bassa qualità e non.

CAMPI DI APPLICAZIONE DELLA CFD

Computational Fluid Dynamics
La CFD trova largo impiego nelle seguenti applicazioni:

  • Studio di sistemi di ventilazione o ventole;
  • Studio di scambiatori di calore;
  • Progettazione di valvole;
  • Affiancamento ad attività di laboratorio di sistemi termo-dinamici;
  • Ottimizzazione di sistemi termo-fluido dinamici;
  • Studio di turbomacchine;
  • Studio di sistemi a flusso bifase.

Ognuna di queste attività richiede tuttavia conoscenza e competenza. Se utilizzata correttamente e da persone competenti, la CFD può rivelarsi un ottimo strumento per l’innovazione di sistemi fluidodinamici.

L’elevato tasso di successo di Phi Drive è da ricercarsi in primo luogo nella capacità di modellazione fisica del problema congiuntamente all’utilizzo di un software di calcolo all’avanguardia.


E voi? Avete voglia di innovazione?