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Utilizzare l’analisi isogeometrica per progettare un motore aeronautico migliore

Ricercatori finanziati dall’UE nell’ambito del progetto EXAMPLE hanno costruito un motore aeronautico più efficiente e affidabile utilizzando il procedimento a doppio senso dell’analisi isogeometrica.
Utilizzare l’analisi isogeometrica per progettare un motore aeronautico migliore
Il nucleo dell’ingegneria industriale è costituito dall’interazione tra i processi di progettazione e l’analisi dei componenti meccanici. Questo rimane valido persino nel settore specializzato della progettazione dei motori aeronautici ad alta efficienza. Durante la fase della progettazione, i progettisti creano la forma del motore, solitamente utilizzando un sistema di progettazione assistita dal computer (CAD). Nella fase di analisi, i ricercatori analizzano in che modo la forma progettata si comporta in differenti condizioni e se sottoposta a vari stress. Questo viene fatto utilizzando un software di ingegneria assistita dal computer (CAE).

“Con l’attuale tecnologia, la strada dalla progettazione all’analisi è a senso unico, e questo rende molto difficile portare i risultati indietro dall’analisi fino alla progettazione,” dice Bert Jüttler, coordinatore del progetto EXAMPLE. “Questo è il motivo per cui i ricercatori di EXAMPLE hanno usato il procedimento dell’analisi isogeometrica a doppio senso, che consente ai software CAD e CAE di comunicare direttamente l’uno con l’altro.”

Il risultato di questo approccio unico è stata una progettazione ottimizzata del condotto dell’aria, essenziale per costruire motori aeronautici migliori che si distinguono per un minore consumo di combustibile, meno rumore e maggiore affidabilità.

Spinta e attrazione

Il progetto si è sviluppato lungo due binari paralleli. Un binario, supervisionato dal costruttore di motori aeronautici MTU (il partner industriale del progetto), era dedicato al miglioramento dell’effettivo procedimento di progettazione per il condotto dell’aria dei motori aeronautici. Il secondo binario, supervisionato dai partner accademici del progetto, era dedicato alle necessarie basi matematiche, o la fase di analisi. “Visto che il nostro lavoro ha adottato un approccio isogeometrico, questi due binari hanno interagito in modo regolare tra loro,” afferma Jüttler.

Ad esempio, i nuovi risultati matematici hanno aperto nuove prospettive per la progettazione del condotto dell’aria. “Qui, noi abbiamo migliorato notevolmente la teoria e gli algoritmi per un qualcosa chiamato tecnologia spline multivariata adattiva, che ha notevolmente migliorato le possibilità per la fase di progettazione,” dice Jüttler. “Pertanto, il progetto EXAMPLE ha spinto nuovi risultati matematici nelle nuove applicazioni che vengono sviluppate da MTU.”

Allo stesso tempo, i requisiti di progettazione di MTU hanno portato alla formulazione di nuovi quesiti di ricerca. Ad esempio, il lavoro del progetto sull’adattabilità è stato innescato dal fatto che la tecnologia spline standard, che è non adattiva, non può essere usata insieme all’approccio volumetrico, rendendo impossibile il raggiungimento del livello necessario di precisione richiesto dai motori aeronautici. “In questo caso, il progetto ha attirato nuovi risultati della ricerca portando delle interessanti questioni all’attenzione dei ricercatori matematici coinvolti,” ha aggiunto Jüttler.

Nuove possibilità

Oggi, la tecnologia di modellazione del condotto dell’aria volumetrico sviluppata dal progetto EXAMPLE è pronta per essere usata nel mercato commerciale, dove essa ottimizzerà le più essenziali geometrie delle pale dei più recenti motori aeronautici odierni.

“L’aver portato la tecnologia spline multivariata adattiva nella progettazione del condotto dell’aria è stata una vera svolta, che ha aperto nuove prospettive e possibilità per l’ottimizzazione della progettazione automatizzata,” conclude Jüttler.

Argomenti

Life Sciences

Keywords

EXAMPLE, aviazione, motori aeronautici, CAD, CAE, isogeometrica, MTU
Numero di registrazione: 200154 / Ultimo aggiornamento: 2017-06-27