Casi di Successo CFD: Energie Rinnovabili e Pale ad Immersione NAFEMS 31/10/2018

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1 Casi di Successo CFD: Energie Rinnovabili e Pale ad Immersione NAFEMS 31/10/2018

2 Alcuni dati di Asotech Oggi Asotech è formata da 4 Soci con oltre 115 collaboratori 1996 anno di fondazione della Società 22 Anni sul mercato Circa 80 clienti attivi in Italia e in Europa, Fatturato annuale di oltre 6,0 Mln. 2 Sedi operative 2

3 Asotech nel

4 Progettazione meccanica Macchine packaging e beverage Impianti Alimentari Biomedicale Automotive design Giostre per parchi divertimento Banchi prova & Macchine Prototipali 4

5 Servizio calcoli Strutturali: Statiche Transitorio Buckling Modali Vibrazionali Shock e urti Multibody: Analisi cinematiche Analisi dinamiche Meccanismi Urti Camme Termiche: Statiche Transitorio Creep Analisi termostrutturali Non lineari: Materiali avanzati Contatti Grandi spostamenti Analisi fluidostrutturali Fluido dinamiche: Perdite di carico Potenza termica Aerodinamica Raffreddamento Curve caratteristiche Diversi programmi di calcolo per diverse esigenze: ANSYS WORKBENCH v.17 STRUCTURAL e CFD (CFX & FLUENT) OPENFOAM STRAUS 7 SIMULATE (pro-mechanica) COSMOS 5

6 Eliche sommergili per liquami Taglie da 1kW a 30kW e la necessità di ottimizzare tutta la gamma delle eliche R = F z P Fz : forza assiale misurata sull asse del rotore P: potenza assorbita dal rotore 6

7 Ottimizzazione elica 2.2 kw Geometria iniziale Algoritmo di ottimizzazione MOOGA con funzione obiettivo R e limite sulla potenza massima Analisi in transitorio dell ottimo e confronto con geometria iniziale 7

8 Modello CFD Utilizzato CFX in versione ANSYS WORKBENCH per la risoluzione della problematica 8

9 Creazione geometrie CFD 9

10 Ottimizzazione CFD Generatore automatico della geometria tramite l utilizzo di codice PYTHON in ambiente SPACE CLAIM. Ottimizzazione con algoritmo MOOGA 10

11 Risultati ottenuti 11

12 Risultati ottenuti Distanza del getto Zone di dissipazione turbolenta 12

13 Risultati ottenuti Design Power [W] Z force [N] R [s^2/m] Miglioramento [%] Gittata [m] Miglioramento [%] Elica attuale Elica ottimizzata % % 13

14 Confronto con altri software CFD Programma F [N] E1 [%] T [Nm] E2 [%] P [kw[ E3 [%] R [s^2/m] Cliente (reale) ,1 0 15,0 0 0,18 0 E4 [%] CFX ,6 395,5-3,1 14,5-3,1 0,21 16,1 FLUENT ,3 410,2 0,5 15,1 0,5 0,18 0,7 OpenFOAM ,3 447,0 9,5 9,5 9,5 0,17-13,8 FLUENT OpenFOAM 14

15 Concentratore solare 15

16 Ottimizzazione strutturale Analisi eseguite in ambiente ANSYS WORKBENCH 16

17 Analisi CFD Vettori di velocità 17

18 Analisi CFD Streamline velocità 18

19 FSI e verifica strutturale Spostamenti con vento massimo Tensioni massime con vento estremo 19

20 Risultati ottenuti Ottimizzazione del peso della struttura > riduzione del 30% Incremento della velocità massima del vento > aumento del 40% Documentazione e verifica secondo EUROCODICE e NTC

21 Turbine eoliche: asse verticale 21

22 Ottimizzazione geometria Miglioramento rendimento del 32% 22

23 Turbine eoliche: asse orizzontale Caratterizzazione del concept di una turbina in materiali compositi ad asse orizzontale 23

24 Ing. Davide Mavillonio mail: 24