Simulazioni di fenomeni transienti
L'evoluzione del mercato dell'elettricità europeo ha determinato che le macchine idrauliche funzionino in modalità nuove a causa dei frequenti avviamenti e arresti durante i cicli operativi. Questo ha portato alla nascita di forti fenomeni di flussi transienti che non sono ancora stati compresi completamente. Gli strumenti di simulazione numerica convenzionali non sono ancora adatti a raccogliere questi fenomeni transienti. Il progetto SITHYM ("Simulation of transients in hydraulic machines"), finanziato dall'UE, utilizza un nuovo approccio per la simulazione di flussi transienti e carichi idraulici durante gli avvii e gli arresti della macchina. I ricercatori hanno utilizzato un metodo numerico che non si basa su una rete computazionale per risolvere i flussi transienti nelle macchine idrauliche. Questo approccio di previsione era basato sul metodo computazionale SPH (smoothed particle hydrodynamics (SPH). La parte innovativa era l'unione di SPH e del volume finito (FV). Basandosi su questo, gli FV sono stati usati sui componenti idraulici per modellare i contorni degli strati in maniera efficiente. Il flusso principale dove i fenomeni convettivi sono predominanti viene risolto mediante il metodo SPH. I membri del progetto hanno quindi sviluppato una variante del metodo SPH standard per gestire le condizioni perimetrali per i flussi interni. Questo metodo è stato utilizzato con successo per simulare l'avvio di una pompa a turbina in modalità turbina. In particolare e malgrado la grezza discretizzazione, è stato possibile misurare il carico idraulico sui vari componenti idraulici. Per attuare l'unione di un processo di fluidodinamica computazionale a livello industriale, è necessaria l'attuazione di uno strumento parallelo efficace. Per questo motivo, gli scienziati hanno contato su una strategia ibrida parallela che permette la computazione multigrafica dell'unità di processo. Lo strumento sviluppato permette agli ingegneri di valutare la capacità delle macchine installate di operare in maniera sicura anche nelle modalità che non erano disponibili durante la progettazione. Le attività del progetto hanno gettato le fondamenta per l'ottimizzazione di simulazione con innumerevoli applicazioni nell'ingegneria meccanica e nel settore energetico.
Parole chiave
Strumenti numerici, macchina idraulica, flusso transiente, smoothed particle hydrodynamics, volume finito, fluidodinamica computazionale, simulazioni
