Studio termo-fluidodinamico di sistemi di abbattimento della temperatura dei gas di scarico per applicazioni navali

This PhD thesis focuses on the CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis of a naval eductor-diffuser, aiming to enhance its performance and develop strategies for thermal emission reduction. In the first phase, a detailed parametric analysis is conducted to evaluate the influence of geometric and operational variables on device efficiency, identifying an optimal configuration as a reference. The second part investigates the feasibility of applying water sprays within the eductor to reduce thermal emissions, using the Discrete Phase Model (DPM) coupled with evaporation modeling. CFD simulations are employed to assess the effectiveness of this approach. Finally, the third section presents a thermal analysis of the system through conjugate heat transfer (CHT) simulations, also evaluating the use of shell conduction modeling for the thermal conduction in solid surfaces, to further optimize the eductor’s thermal performance.

Questa tesi di dottorato è focalizzata sull'analisi CFD (Computational Fluid Dynamics) di un eduttore navale, con l'obiettivo di migliorarne le prestazioni e sviluppare strategie per la riduzione delle emissioni termiche. Nella prima fase, viene condotta un'analisi parametrica approfondita per valutare l'influenza di variabili geometriche e operative sull'efficienza del dispositivo, individuando una configurazione ottimale come riferimento. La seconda parte esplora la fattibilità dell'uso di spray d'acqua all'interno dell'eduttore per ridurre le emissioni termiche, utilizzando il modello DPM (Discrete Phase Model) accoppiato alla modellazione dell'evaporazione. Le simulazioni CFD consentono di valutare l’efficacia della soluzione proposta. Infine, la terza sezione affronta l'analisi termica del sistema attraverso simulazioni di scambio termico coniugato (CHT), considerando anche l'uso della modellazione tramite shell conduction, per lo studio della conduzione termica nelle superfici solide, al fine di ottimizzare ulteriormente il comportamento termico dell'eduttore.