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  • 1. Robbiani Luca Matr. 734265Dipartimento di Energia – Laboratorio di Fluidodinamica delle Macchine (LFM )
  • 2. Premesse 2 Due sonde cilindriche Sonda cilindrica a 21 ad 1 ad fori Sonda 5 fori foro  Ricostruisce campi due canali palari Posizionamento in di I due fori sono sfasati moto adiacenti circonferenzialmente di 180° tridimensionali bidimensionali  Presentagrado di valutare le componenti Ricostruisce campi di elevato Non è in un ingombromoto  Deve velocità pre-orientataradiale la tridimensionali della essere in direzione secondo  direzione delasincrone Acquisizioni sincrone flusso  Possibile utilizzo in flussi instazionariRobbiani Luca matr. 734265
  • 3. Obiettivi 3 Realizzare una nuova geometria per la misura del solo angolo di pitch, che risulti indipendente dall’angolo nel piano normale alla sonda (yaw) Isolare le geometrie che minimizzano gli effetti dovuti alla separazione Analizzare sperimentalmente le geometrie trovate Robbiani Luca matr. 734265
  • 4. Metodologia adottata 4 Partenza da una sonda cilindrico-sferica già esistente Esperienza numerica per individuare la nuova geometria Analisi sperimentale per validare la nuova geometria Robbiani Luca matr. 734265
  • 5. Definizione problema numerico 5 Software utilizzato: ANSYS CFX È un risolutore delle equazioni RANS ai volumi finiti Modello di turbolenza: k-ω SST Riesce a descrivere bene il campo di moto vicino alla parete Scelta di un’opportuna mesh di strato limite con y+ ≈ 1-2 Robbiani Luca matr. 734265
  • 6. Dominio di calcolo 6Tutte le grandezze del dominio sono state parametrizzaterispetto al diametro D dello stelo della sonda Parametro Valore D 4 mm lm 3D lv 5D ls 16D dp ̴1.75D dh 9D Robbiani Luca matr. 734265
  • 7. Griglia di calcolo 7 Realizzazione della griglia di calcolo con il software ICEM: Tipologia di elementi utilizzati:  Elementi tetraedrici  Elementi prismaticiLa dimensione complessiva della mesh è di circa 3 milioni di nodi Robbiani Luca matr. 734265
  • 8. Condizioni al contorno 8 Sonda Inlet Sezione di Outlet Si definisce la pressione statica Grandezza Valore Considerata come parete dove tramite l’equazione del flusso valgono gli effetti viscosi isoentropico, dopo aver deciso il Pressione totale 100000 Pa Mach isoentropico che si vuole avere allo scarico Temperatura 300 K totale Eddy Viscosity 10 Ratio TU 5% Versori della direzione del flusso Fluido di lavoro usato: Aria come gas ideale Robbiani Luca matr. 734265
  • 9. Alcune precisazioni 9 Dimensione del dominio: ottimizzata per ridurre l’influenza delle Boundary Conditions Dimensione della mesh: deriva da un’analisi di sensitività: ottimizzato il rapporto tra invarianza dei risultati e il tempo di calcolo Verifica del valore y+: rappresenta un vincolo sul numero minimo di elementi Robbiani Luca matr. 734265
  • 10. Sistema di riferimento adottato 10 Robbiani Luca matr. 734265
  • 11. Geometrie Analizzate 11Forme della testa della sonda:1. Emisferica con angolo al centro di 90°2. Emisferica con angolo al centro di 60°3. Con sezione a disco4. Con sezione ellittica5. Con sezione simile ad un NACA00186. Antisimmetrica Robbiani Luca matr. 734265
  • 12. Geometrie Emisferiche 12Emisferica 90° Punto A Robbiani Luca matr. 734265
  • 13. Geometrie Emisferiche 13Testa piatta 60°Emisferica Punto A Robbiani Luca matr. 734265
  • 14. Geometrie a Disco 14 Punto ARobbiani Luca matr. 734265
  • 15. Geometrie tipo ellittiche 15 Ellisse NACA0018 Robbiani Luca matr. 734265
  • 16. Geometrie a Disco 16 Punto ARobbiani Luca matr. 734265
  • 17. Fenomeno del Cross – Flow 17 Robbiani Luca matr. 734265
  • 18. Geometria antisimmetrica 18Confronto tra geometrie isolate di disco e antisimmetrica Robbiani Luca matr. 734265
  • 19. Geometria antisimmetrica 19Simulazioni con stelo Robbiani Luca matr. 734265
  • 20. Apparato sperimentale 20 Camera di stanca dell’impiantoMisuratore PressioneTotale serbatoio Ugello e sistema di movimentazione della sonda Robbiani Luca matr. 734265
  • 21. Analisi sperimentali 21AntisimmetricaConica Robbiani Luca matr. 734265
  • 22. Risultati sperimentali 22Antisimmetrica Robbiani Luca matr. 734265
  • 23. Risultati sperimentali 23Geometria Conica Geometria Angolo del cono Diametro foro [°] [mm] Conica 25 0.6 Conica 25 0.25 Conica 30 0.6 Conica 30 0.5 Conica 30 0.4 Conica 30 0.25 Robbiani Luca matr. 734265
  • 24. Risultati sperimentali 24Versione con diametro 0.5Versione con diametro 0.25 Punto A Robbiani Luca matr. 734265
  • 25. Riassumendo 25 L’analisi CFD permette di affermare che solo la geometria antisimmetrica riesce a conseguire un buon range angolare Le analisi sperimentali hanno consentito di ottenere discreti risultati con la geometria conica 30° con φ = 0.25 mm. Robbiani Luca matr. 734265
  • 26. Sviluppi futuri 26 Realizzazione rigorosa della geometria antisimmetrica • CNC o prototipazione rapida Utilizzo della sonda con flussi instazionari • Risposta in frequenza della sonda • Posizionamento del trasduttore nella testa della sonda Approfondire la possibilità di eseguire tarature mediante CFD • Ottimizzare la taratura sperimentale • Possibilità di eseguire tarature a differenti valori di Reynolds • Possibilità di usare fluidi diversi dall’aria Robbiani Luca matr. 734265
  • 27. 27 Grazie per l’attenzioneRobbiani Luca matr. 734265