1. Robbiani Luca
Matr. 734265
Dipartimento di Energia – Laboratorio di Fluidodinamica delle Macchine (LFM )

2. Premesse 2
Due sonde cilindriche
Sonda cilindrica a 21 ad 1
ad fori
Sonda 5 fori
foro
 Ricostruisce campi due canali palari
Posizionamento in di
I due fori sono sfasati moto
adiacenti
circonferenzialmente di 180°
tridimensionali
bidimensionali
 Presentagrado di valutare le componenti
Ricostruisce campi di elevato
Non è in un ingombromoto
 Deve velocità pre-orientataradiale la
tridimensionali
della essere in direzione secondo
 direzione delasincrone
Acquisizioni sincrone
flusso
 Possibile utilizzo in flussi instazionari
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3. Obiettivi 3
 Realizzare una nuova
geometria per la misura del
solo angolo di pitch, che risulti
indipendente dall’angolo nel
piano normale alla sonda (yaw)
 Isolare le geometrie che minimizzano gli effetti
dovuti alla separazione
 Analizzare sperimentalmente le geometrie trovate
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4. Metodologia adottata 4
 Partenza da una sonda cilindrico-sferica già esistente
 Esperienza numerica per individuare la nuova
geometria
 Analisi sperimentale per validare la nuova geometria
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5. Definizione problema numerico 5
 Software utilizzato: ANSYS CFX
È un risolutore delle equazioni
RANS ai volumi finiti
 Modello di turbolenza: k-ω SST
Riesce a descrivere bene il campo di
moto vicino alla parete
 Scelta di un’opportuna mesh di strato limite con y+ ≈ 1-2
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6. Dominio di calcolo 6
Tutte le grandezze del dominio sono state parametrizzate
rispetto al diametro D dello stelo della sonda
Parametro Valore
D 4 mm
lm 3D
lv 5D
ls 16D
dp ̴1.75D
dh 9D
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7. Griglia di calcolo 7
Realizzazione della griglia di calcolo con il software ICEM:
Tipologia di elementi utilizzati:
 Elementi tetraedrici  Elementi prismatici
La dimensione complessiva della mesh è di circa 3 milioni di nodi
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8. Condizioni al contorno 8
Sonda Inlet
Sezione di Outlet
Si definisce la pressione statica
Grandezza Valore
Considerata come parete dove
tramite l’equazione del flusso
valgono gli effetti viscosi
isoentropico, dopo aver deciso il
Pressione totale 100000 Pa
Mach isoentropico che si vuole
avere allo scarico
Temperatura 300 K
totale
Eddy Viscosity 10
Ratio
TU 5%
Versori della direzione del flusso
Fluido di lavoro usato:
Aria come gas ideale
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9. Alcune precisazioni 9
 Dimensione del dominio:
ottimizzata per ridurre l’influenza delle
Boundary Conditions
 Dimensione della mesh:
deriva da un’analisi di sensitività:
ottimizzato il rapporto tra invarianza dei
risultati e il tempo di calcolo
 Verifica del valore y+:
rappresenta un vincolo sul numero
minimo di elementi
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10. Sistema di riferimento adottato 10
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11. Geometrie Analizzate 11
Forme della testa della sonda:
1. Emisferica con angolo al centro di 90°
2. Emisferica con angolo al centro di 60°
3. Con sezione a disco
4. Con sezione ellittica
5. Con sezione simile ad un NACA0018
6. Antisimmetrica
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12. Geometrie Emisferiche 12
Emisferica 90°
Punto A
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13. Geometrie Emisferiche 13
Testa piatta 60°
Emisferica
Punto A
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14. Geometrie a Disco 14
Punto A
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15. Geometrie tipo ellittiche 15
Ellisse
NACA0018
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16. Geometrie a Disco 16
Punto A
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17. Fenomeno del Cross – Flow 17
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18. Geometria antisimmetrica 18
Confronto tra geometrie isolate di disco e antisimmetrica
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19. Geometria antisimmetrica 19
Simulazioni con stelo
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20. Apparato sperimentale 20
Camera di stanca
dell’impianto
Misuratore Pressione
Totale serbatoio
Ugello e sistema di
movimentazione della sonda
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21. Analisi sperimentali 21
Antisimmetrica
Conica
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22. Risultati sperimentali 22
Antisimmetrica
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23. Risultati sperimentali 23
Geometria Conica
Geometria Angolo del cono Diametro foro
[°] [mm]
Conica 25 0.6
Conica 25 0.25
Conica 30 0.6
Conica 30 0.5
Conica 30 0.4
Conica 30 0.25
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24. Risultati sperimentali 24
Versione con diametro 0.5
Versione con diametro 0.25
Punto A
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25. Riassumendo 25
 L’analisi CFD permette di affermare che solo la
geometria antisimmetrica riesce a conseguire un
buon range angolare
 Le analisi sperimentali hanno consentito di ottenere
discreti risultati con la geometria conica 30° con φ =
0.25 mm.
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26. Sviluppi futuri 26
 Realizzazione rigorosa della geometria antisimmetrica
• CNC o prototipazione rapida
 Utilizzo della sonda con flussi instazionari
• Risposta in frequenza della sonda
• Posizionamento del trasduttore nella testa
della sonda
 Approfondire la possibilità di eseguire tarature mediante CFD
• Ottimizzare la taratura sperimentale
• Possibilità di eseguire tarature a
differenti valori di Reynolds
• Possibilità di usare fluidi diversi
dall’aria
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27. 27
Grazie per l’attenzione
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