Definizione del setup modellistico per la caratterizzazione delle curve caratteristiche di pompe centrifughe: applicazione a un caso monostadio e a un caso multistadio.

L'obiettivo della tesi ਠstato la definizione di una metodologia per la simulazione CFD di pompe centrifughe. La validazione ਠstata eseguita testando differenti setup modellistici per la simulazione di una pompa centrifuga monostadio per applicazioni automotive e confrontando i risultati numerici con i dati sperimentali disponibili. Quanto ottenuto ਠstato quindi applicato alla simulazione di una pompa a quattro stadi ad uso industriale. Dopo aver suddiviso il dominio fluido in varie regioni e avendo distinto quelle statiche da quelle rotanti, si ਠposta particolare attenzione alla generazione della griglia con i seguenti criteri: - Indipendenza dalla griglia di calcolo: la densità  e la dimensione degli elementi sono tali da non influenzare i risultati delle simulazioni; - Correttezza della mesh adiacente alla parete: valori di “Wall Y+” compresi tra 30 e 100 per approcci high Reynolds e inferiori a 3 per approcci low Reynolds; - Infittimenti localizzati: raffinamenti sulle zone fluidodinamicamente importanti come la girante, fori e camere di equilibratura. Sono state prese in considerazione quattro mesh: due per il caso monostadio (4,3 milioni di celle per approccio hi-Re e 20 milioni di celle per approccio low-Re) e due per il caso multistadio ( 30 milioni di celle per approccio hi-Re e 57 milioni di celle per approccio low-re). Sono state inoltre interposte delle interfacce all'ingresso e all'uscita della girante per consentire la comunicazione tra le diverse parti del dominio. Come ਠpossibile notare dal numero di elementi dalla griglia, i casi in esame hanno un costo computazionale molto oneroso e per questo ਠstato possibile simulare solamente alcuni punti delle curve caratteristiche delle suddette pompe. Gli approcci utilizzati per raggiungere il dato sperimentale sono stati i seguenti: hi-Re vs low-Re; modello di turbolenza k-É› vs modello di turbolenza k-ω SST (low-Re); solutore “Segregated” vs solutore “Coupled”; interfaccia di tipo “Internal interface” vs “Mixing Plane”, simulazione di tipo stazionario “Moving reference frame”(MRF) vs simulazione di tipo non stazionario “Rigid body motion”(RBM) . Le simulazioni sono eseguite assegnando il valore di portata all'ingresso ed il numero di giri dell'albero (6000 RPM per la poma monostadio e 2900 RPM per la pompa multistadio), ottenendo un valore di prevalenza all'uscita che ਠstato confrontato con il dato sperimentale. I setup utilizzati nella pompa a singolo stadio (Hi-Re+ MRF+Mixing Plane ; low-re + MRF+ Mixing plane) hanno fornito dei buoni risultati con degli scarti massimi del 7% dal dato sperimentale, mentre l'approccio non stazionario ha dimostrato una tendenza a sovrastimare la prevalenza. Si sono quindi applicati i setup con i migliori risultati della pompa monostadio alla pompa multistadio. In questo caso i risultati pi๠promettenti si sono ottenuti con i seguenti setup: low-Re k-ω SST + MRF + Mixing plane; hi-Re K-É› + RBM.