Modellistica

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Modellistica

L’ormai consolidato ruolo della fluidodinamica computazionale quale strumento di analisi dei processi termo-fluidodinamici trova ulteriore conferma nell’ambito della progettazione e dell’ottimizzazione dei sistemi di conversione dell’energia. L’analisi a calcolo, infatti, permette di effettuare una sperimentazione virtuale di configurazioni geometriche o di parametri di governo in tempi relativamente ridotti e con costi assolutamente trascurabili rispetto alla corrispondente caratterizzazione sperimentale.

Tecniche di simulazione numerica vengono quotidianamente applicate in Istituto Motori per studi riguardanti sia motori a combustione interna che combustori per la produzione stazionaria di energia, con impiego di combustibili di origine fossile o da fonti rinnovabili. Lo sviluppo dei modelli numerici è effettuato sia mediante codici proprietari, sia attraverso opportuna formulazione nell’ambito di ambienti software di tipo commerciale, per la caratterizzazione di flussi turbolenti reattivi multifase. La sinergia tra l’approccio modellistico e l’analisi sperimentale è continua, con il duplice scopo di effettuare la validazione dei modelli sviluppati e di individuare linee guida per ulteriori prove sperimentali.

Il trasferimento tecnologico delle conoscenze acquisite mediante la modellistica dei processi studiati alle aziende del settore avviene in maniera diretta, anche in virtù del cambiamento cui si assiste nello scenario internazionale, nel quale la progettazione non è più solo basata sulla sperimentazione, ma è guidata da analisi di tipo preliminare effettuate in fase pre-prototipale. In quest’ambito, l’impiego di tecniche decisionali di tipo rigoroso, quali i metodi di ottimizzazione basati sui moderni strumenti di simulazione numerica, risulta oggi particolarmente efficace per ridurre i costi, migliorare le prestazioni e l’affidabilità, e abbreviare il time-to-market dei sistemi di conversione dell’energia, o di singoli componenti, per le più elevate prestazioni energetiche e ambientali.

Le principali tematiche affrontate mediante tecniche di fluidodinamica computazionale sono le seguenti:

  • simulazione della dinamica di spray liquidi in atmosfera gassosa anche in presenza di eventuale impatto su parete riscaldata;
  • applicazione ed ottimizzazione di metodologie di calcolo multidimensionale con cinetica chimica dettagliata per motori ad accensione per compressione;
  • sviluppo di modelli di simulazione e ottimizzazione delle prestazioni energetiche ed ambientali di motori ad accensione comandata;
  • studio del comportamento di micro-turbine a gas nell’ambito di sistemi integrati per la generazione distribuita di energia;
  • sviluppo di modelli di conversione termo-chimica di biomasse in sistemi waste-to-energy.

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