Fluido 445- Aprile 2022

24 fluidotecnica 445 • aprile 2022 CFD per la simulazione dei componenti oleodinamici RICERCA Il punto di forza della fluidodinamica computazionale è la possibilità di simulare geometrie complesse senza dover semplificare il componente da studiare o introdurre coefficienti correttivi da determinare sperimentalmente, che spesso sono incogniti a priori. Qui di seguito, vengono presentati alcuni esempi di modelli CFD MASSIMO RUNDO La simulazione al calcolatore è ormai uti- lizzata in svariati campi dell’ingegneria per progettare e ottimizzare diversi componenti e sistemi. Non fa eccezione l’oleodinamica, dove è necessario studiare i flussi interni per valutare le prestazioni di pompe, at- tuatori e valvole. Una tecnica che si sta affermando sempre più negli ultimi anni è la fluidodinamica computazionale (CFD). Il suo punto di forza è la possibilità di si- mulare geometrie complesse senza dover semplificare il componente da studiare o introdurre coefficienti correttivi da deter- minare sperimentalmente e che spesso sono incogniti a priori. In questo contesto, vengono qui presentati alcuni esempi di modelli CFD realizzati presso il laboratorio di oleodinamica del Politecnico di Torino. L’affidabilità della simulazione è stata in tutti i casi dimostrata tramite misure spe- rimentali ottenute su banchi prova dedicati. Ulteriori informazioni sono disponibili nelle pubblicazioni riportate in bibliografia. Progettazione e simulazione Innanzitutto, quando si parla di simu- lazione, si intende un modello mate- matico in grado di prevedere il com- portamento di un componente o di un intero sistema. La simulazione è utile in fase di progettazione, ovvero quando il componente fisico non esi- ste ancora, ma può essere applicata anche su componenti già esistenti per migliorarli, ad esempio aumentarne il rendimento, oppure capire e risolvere certe problematiche. Esistono diversi software commerciali con differenti caratteristiche, tuttavia la sequenza di operazioni da eseguire può essere sin- tetizzata come segue. Si parte dal CAD 3D del componente e si suddivide il volume occupato dal fluido in celle elementari, con dimensione più piccola nelle regioni caratterizzate da elevati gradienti, tipicamente in corrisponden- za di restringimenti della sezione di passaggio che provocano elevate velocità del fluido e cadute di pressione significa- tive. Si applicano quindi le condizioni al contorno, solitamente le pressioni o le portate che si vogliono imporre su alcune bocche del componente. Si definiscono poi i tipi di modelli matematici e i loro parametri da utilizzare per il calcolo; su questo aspetto, il grado di libertà lasciato all’utente dipende molto dal software uti- lizzato. Infine, si esegue la simulazione e successivamente si analizzano i risultati sotto forma numerica o grafica. Casi reali Nell’esempio di figura 1 viene mostrato il modello di un distributore oleodinamico per il controllo in velocità di attuatori su impianti mobili multiutenza [1]. Il compo- nente principale è costituito da un casset- to comandato dall’operatore solitamente tramite un joystick. La necessità proget- tuale è di ridurre le cadute di pressione