Appunti Elementi di fluidodinamica computazionale per la progettazione meccanica

EL.DI FLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE

1. INTRODUZIONE ALLA FLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE

• La CFD sta per:

• COMPUTATIONAL: la soluzione del problema fluidodinamico è eseguita col calcolatore;
• FLUID: l'oggetto dello studio è un sistema allo stato fluido (liquido o gas);
• DYNAMICS: ciò che si vuole conoscere è il campo di moto del fluido e le forze che agiscono su eventuali corpi solidi.

• In un problema fluidodinamico, ci si può chiedere, in modo da un nuovo modello di vettura, quali è la sua efficienza aerodinamica, cioè il rapporto tra la deportanza e resistenza, e come posso valutare queste due grandezze. Gli approcci possibili sono:

• analisi sperimentale (prova in galleria del vento)

In questo caso, occorre un prototipo fisico, quindi: ho tempi e costi che realizzazione elevati, nonché la deformità dell'oggetto, che vengono escluse. Inoltre, il prototipo della vettura è delle precose necessarie dove in determinati punti, dove vengono raccolte delle prestazioni di misura.

• analisi teorica/analitica (eq. di Navier-Stokes)

Sono equazioni complesse, che generano un sistema non lineare di equazioni difficoltanti delle stesse e dette analiticamente queste equazioni si possono risolvere, basconsando numericamente queste per minor assorbimento derivato dei flussi in un determinato tempo, che giustifichimo il tempo, ma non predere forma di resitrenza ("paradosso di d'Alembert").

• Un adeguamento delle tesi viene fatto introducendo il concetto di stato limite, componente particolare la compressione del fluessoso flusso giustificato la forza di resitenza. Viene usato per spettum scopici sintoni sia resi sottotto per analisi su corpi tonici, questo non parole di distusso fluidodinamico.

• metodi numerici (CFD)

Si risolvono numericamente le equazioni di Navier-Stokes, approssimando in una forma visibile col computer; si costruire un rettete di calcolo del dominio fluido, applicando ai risultante elementi di calcolo, le equazioni della fluidodinamica approssimate per la numerica.

...risolte per il problema della turbulenza

• I moti vorticosi a grande scale si frantumano in moti: a scale sempre più piccole, che rendono il flusso irregolare ed imprevedibile. Dal punto di vista numerico, la risoluzione diretta di una flusso turbolento procedura DNS (Direct Numerical Simulation) si riscontrano un nu millions/punti di domain cori grandi da valutare importanti ad altri numeri di Reynolds.

L'effetto della turbolenza viene spesso modellato moddificato opportunitamente le equazioni di Navier-Stokes i RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes); si aggiungono al flusso originale, nuove equazioni: il (modelli di chiusura per la turbolenza) per descrivere un un approccio staltistico, le gradienti tipiche della turbolenza.

EL.DI FLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE

prof. Nigro

1. INTRODUZIONE ALLA FLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE

• La CFD sta per:

  • COMPUTATIONAL: la soluzione del problema fluidodinamico è eseguita al calcolatore;
  • FLUID: l'oggetto dello studio è un pattern allo stato fluido (liquido o gas);
  • DYNAMICS: ciò che si vuole conoscere è il campo di moto del fluido e le forze che agiscono su eventuali corpi solidi.

• In un problema fluidodinamico, ci si può chiedere, in modo analogo ad un nuovo modello di vettura, qual è la sua efficienza aerodinamica, ossia il rapporto tra deportanza e resistenza, e come questo possa aiutare in guidabilità; gli approcci più tipici sono:

  • analisi sperimentali (prove in galleria del vento)

    V

    F_mon

    In questo caso, occorre un prototipo fisico, quindi alto tempo e costi di realizzazione degli stessi, nonché la determinazione dell'oggetto che vogliamo studiare. Inoltre, il prototipo della vettura è tale da poter porre una resistenza solo

  • analisi teorico/analitica (eq. di Navier-Stokes)

    Sono equazioni complete, che generano un sistema non lineare di equazioni differenziali le quali ammettono soluzione. Sebbene queste equazioni si possono risolvere per semplici retaggi, benche il problema della turbolenza.

    Un adeguamento della teoria viene fatto introducendo il concetto di strato limite, giustificato dal fenomeno fisico giustificato da forze di resistenza.

    Viene usato per problemi semplici isolati in casi sottotono

  • metodi numerici (CFD)

    Si risolvono numericamente le equazioni di Navier-Stokes, approssimando in una forma visibile dal computer; si costruisce un

    residuo di calcolo del dominio fluido, applicando a raffinamenti ti

    i metodi della fluidodinamica approssimata per un