Quante sono le pompe che ci circondano?
Abbiamo macchine idrauliche nelle nostre abitazioni, gli impianti di condizionamento.
Abbiamo macchine idrauliche nei nostri elettrodomestici come la macchina del caffè o l’aspira polvere.
Abbiamo macchine idrauliche nei veicoli per la lubrificazione, il raffreddamento e l’apporto di carburante al motore.
Siamo circondati da macchine idrauliche assiali o centrifughe. Addirittura si stima che oltre il 10% del consumo mondiale di energia sia attribuibile alle pompe per oltre 2 TW all’anno di energia. Risulta quindi evidente che il tema dell’efficienza energetica di queste macchine sia di fondamentale interesse.
 
La domanda alla quale daremo risposta oggi è la seguente: in che modo la simulazione CFD e più in generale il digital twin può rendere più efficienti le macchine idrauliche?
Il webinar di oggi vuole mettere in mostra i benefici che derivano dall’utilizzo del software Star-CCM+ nella progettazione delle macchine idrauliche, prendendo come riferimento il caso di una pompa centrifuga per i movimenti di acqua.
 
Utilizzeremo il software Star-CCM+ per illustrare come la prototipazione virtuale ci consenta di indagare, di interrogare a fondo il campo fluidodinamico generato all’interno della macchina allo scopo di ottenere informazioni sulle prestazioni come ad esempio la curva di portata e prevalenza detta anche curva HQ.
Successivamente analizzeremo una variante di progetto ovvero modificheremo la forma delle pale della girante con lo scopo di capire qual è l’influenza sulle prestazioni della macchina in termini di potenza assorbita. Questo è un processo molto rapido e piuttosto automatico e quindi saremo in grado di farlo insieme dal vivo utilizzando Star-CCM+.
Infine mostreremo come lo studio di più varianti di progetto possa essere condotto in modo del tutto automatico, consentendoci di eseguire una ricerca intelligente all’interno dello spazio di progetto. Questo ci aiuterà a trovare la migliore configurazione possibile della girante ovvero quella che massimizza l’efficienza a parità di portata e prevalenza.

Star-CCM+ è un software di analisi fluidodinamica e consente di realizzare la prototipazione virtuale di una macchina idraulica per conoscerne le prestazioni prima che essa venga realmente costruita.
 
Attraverso la simulazione fluidodinamica si riesce a conoscere il comportamento della macchina per tutte le condizioni operative, calcolando quelle informazioni che generalmente si ottengono tramite costosi test sperimentali.
La simulazione consente di ottenere le stesse informazioni ma in modo estremamente più rapido ed economico e soprattutto prima che la macchina venga realmente costruita. La simulazione fornisce molte più informazioni dato che è possibile interrogare a fondo l’intero dominio di simulazione.
 
Ad esempio, nel test fisico si utilizza un numero limitato di sensori mentre con la simulazione riesco a conoscere il comportamento completo dei fluissi. Si ottengono risultati infine molto più velocemente rispetto alla prototipazione fisica. La prototipazione virtuale consente quindi di conoscere più a fondo e più velocemente il prodotto che andremo a realizzare e quindi consente di innovare più velocemente. La prototipazione virtuale è un processo che può essere sintetizzato nei quattro step fondamentali che vedete illustrati.
 
Alla base del processo c’è la realizzazione del modello CAD della macchina e del dominio di calcolo che viene poi discretizzato tramite la mesh, dove viene calcolata la soluzione che viene poi analizzata, ovvero post-processata allo scopo di trarne le informazioni ingegneristiche di interesse. Come evidenziato sinteticamente nell’animazione di destra, l’intero processo deve essere ripetuto per ogni singola modifica di progetto. Tale flusso di lavoro è generalmente molto oneroso e richiede molto tempo, nel corso di questo webinar vi faremo vedere come grazie a Star-CCM+ sia possibile automatizzare la gran parte di questi processi, lasciandoci guidare dal software nella ricerca intelligente dello spazio di progetto.