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Studio e Caratterizzazione di una Valvola Deviatrice Innovativa ad effetto Coanda

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IV Indice Sommario ...................................................................................................................... I Abstract ........................................................................................................................ II Ringraziamenti ……………......................................................................................... III 1 - Introduzione ............................................................................................................ 7 2 – Controllo fluidico e deviatore bi-stabile ad attaccamento ................................. 10 2.1 – Elementi fluidici ed applicazioni ………………………………………........ 10 2.1.1 –Tipologie di elementi fluidici ed esempi applicativi notevoli ….......... 10 2.1.2 – Elementi fluidici ad attaccamento ……..………………..……........... 12 2.1.3 – Elementi teorici del DBA …………………………………………… 16 2.2 – Caratterizzazione geometrica del DBA ……..…............................................ 19 2.2.1 – Parametri operativi principali e grandezze caratteristiche...……........ 19 2.2.2 – Fondamenti teorici sull’attaccamento di getti a pareti limitrofe ……. 22 2.2.3 – Disegno della geometria del deviatore ………..…….…….…............ 26 2.3 – Transitorio di commutazione in un DBA …………………………………... 34 2.3.1 – Dinamica del transitorio di commutazione …………………………. 34 3 – Modello matematico del DBA ………………………………............................... 39 3.1 – L’effetto Coanda ………….……………………………………………........ 39 3.1.1 – Equazioni dell’effetto Coanda …….……………...….…………........ 39 3.1.2 – Effetto Coanda nel DBA ……………...……..………….……............ 46 3.2 – Espressione delle portate evolventi nel DBA …...…..…………………......... 49 3.2.1 – Portata “passiva” aspirata dal ramo inattivo ………….…………....... 49 3.2.2 – Portata “attiva” elaborata dal deviatore …..…………….……............ 54 3.2.3 – Portata in ingresso effettiva ……………...………….……..…........... 55 3.3 – Modello per lo strato limite ………………………………………………… 57 3.3.1 – Strato limite turbolento sulla parete convessa ……………………… 57 3.3.2 – Sviluppo dello strato limite nel DBA ………………………………. 58 3.4 – Forze scambiate tra fluido e condotto ……………………………..………. 61 V 3.4.1 – Componenti di forza dovute all’attrito viscoso …………………….. 61 3.4.2 – Componenti di forza dovute alla deviazione del fluido ……………. 63 3.4.3 – Contributo del convergente …………………………………………. 64 3.5 – Quadro sinottico del modello elaborato …………………………………….. 65 3.5.1 – Tabella riassuntiva delle relazioni trovate …………………………… 65 3.6 – Validazione del modello proposto …………………………………………… 66 3.6.1 – Curve caratteristiche dell’apparato ………………………………….. 66 3.6.2 – Influenza dei parametri geometrici sulle caratteristiche operative dell’apparato …………………………………………………………………... 67 4 – Indagine sperimentale sul DBA ………………………………………………….. 72 4.1 – Approccio alle simulazioni sul DBA ……………………………………….... 72 4.1.1 – Modellazione CAD della geometria del condotto ……………………. 72 4.1.2 – Considerazioni preliminari sulla costruzione della griglia di calcolo ... 74 4.1.3 – Impostazioni del Boundary Layer ……………………………………. 75 4.1.4 – Controllo della qualità della Mesh …………………………………… 78 4.1.5 – Scelta del Modello Turbolento ………………………………………. 80 4.1.6 – Andamento dei residui ………………………………………………. 84 4.2 – Modello di turbolenza per il DBA ………………………………………….. 85 4.2.1 – Modelli a due equazioni differenziali ………………………………... 85 4.2.2 – Il modello SST ……………………………………………………….. 89 4.3 – Organizzazione del piano di indagine sul DBA ……………………………. 90 4.3.1 – Pianificazione delle simulazioni alla CFD ……………………………. 90 4.3.2 – Sperimentazione in laboratorio ……………………………………….. 91 4.4 – Risultati delle simulazioni alla CFD ………………………………………... 95 4.4.1 – Simulazioni sulla parametrizzazione geometrica di base …………….. 95 4.4.2 – Dinamica del transitorio di swirching ………………………………… 107 4.4.3 – Influenza dei parametri geometrici sulla dinamica del DBA …………. 112 4.4.4 – Influenza del fenomeno disturbativo della contropressione in uscita sul funzionamento e sulla stabilità del DBA ……………………………… 115 4.5 – Indagine sperimentale in laboratorio ……………………………………….. 118 4.5.1 – Prove di Switching e di avviamento a secco ………………………….. 118 4.5.2 – Influenza delle perdite di carico sui rami in uscita ……………………. 120 4.5.3 – Caratteristiche di pregio e problematiche operative emerse dalle prove sul prototipo del DBA ……………………….............................. 120 VI 5 - Conclusioni .............................................................................................................. 123 Bibliografia ................................................................................................................... 125 Simbologia .................................................................................................................... 127
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Studio e Caratterizzazione di una Valvola Deviatrice Innovativa ad effetto Coanda

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Informazioni tesi

  Autore: Giancarlo Comes
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2016-17
  Università: Università degli studi di Genova
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria meccanica
  Relatore: Carlo Cravero
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 130

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