Attività di Ricerca

Progettazione di Turbomacchine applicate ai sistemi mobili

La progettazione ottimale di una turbomacchina è un compromesso tra affidabilità, bassi costi di produzione ed elevata efficienza.
La crescita della potenza dei moderni calcolatori ha portato a una evoluzione delle metodologie di progettazione passando da un tipo di approccio basato su correlazioni mono-dimensionali presenti in letteratura all'utilizzo di software di simulazione tridimensionale. Queste nuove metodologie permettono di arrivare ad un prototipo già ottimizzato riducendo così i tempi di sviluppo e il numero di test necessari.
La competitività del mercato e soprattutto il panorama energetico globale richiedono macchine ottimizzate su più fronti.
Basso impatto ambientale, alta efficienza, consumi e costi ridotti, ingombri contenuti, sono tutte specifiche richieste simultaneamente. Per soddisfare queste esigenze sono state sviluppate metodologie di progettazione integrate con algoritmi genetici multi-obiettivo.
Le macchine, in genere, sono soggette all'azione contemporanea di più forze: carichi termici, carichi strutturali, forze fluidodinamiche, radiazione elettromagnetica, ecc... Laddove simulare un'unica fisica potrebbe dare una previsione non accurata del comportamento reale della macchina vengono sviluppate metodologie di simulazione multifisiche; la co-simulazione rappresenta oggi la frontiera nello sviluppo dei codici previsionali.


Obiettivi

  • Progettazione integrata di turbomacchine motrici o operatrici, a fluido comprimibile o incomprimibile, applicate ai sistemi mobili.
  • Progettazione avanzata di macchine assiali multistadio.
  • Riprogettazione multi-obiettivo di sistemi già funzionanti; incremento di efficienza, riduzione ingombri, aumento di potenza, ecc...
  • Modellazione di profili aero-fluidodinamici a geometria complessa.
  • Sviluppo di codici di simulazione open source per la progettazione fluidodinamica delle macchine.
  • Studio di sistemi innovativi per la trasformazione dell’energia.


Metodi

  • Rapid prototyping, per la realizzazione in scala del prototipo che si sta progettando in modo da avere una comprensione maggiore della funzione delle varie parti meccaniche che compongono la macchina.
  • Virtual prototyping, modellazione solida avanzata, calcolo delle masse e dei baricentri, controllo delle interferenze, animazione 3D e rendering in modo da visualizzare le criticità geometriche derivanti da scelte progettuali differenti.
  • Modellazione numerica 2D, 3D ad elevata accuratezza.
  • Simulazioni multifisiche, interazioni 1-Way o 2-Way, analisi fluidodinamica-strutturale, fluidodinamica-elettromagnetica, elettromagnetica-strutturale, strutturale-vibroacustica.
  • Metodologie di progettazione ad algoritmi genetici multi-obiettivo.
  • Elevato know-how acquisito attraverso numerosi progetti di ricerca in collaborazione con aziende del settore.


Ricerca Applicata e Servizi

  • Sviluppo di nuovi modelli matematici per la simulazione di sistemi fluidodinamici innovativi.
  • Ricerca di nuove correlazioni monodimensionali per lo studio di turbomacchine speciali.
  • Ottimizzazione di una macchina in termini di peso, vibrazione o instabilità, in base ad una serie di parametri fisici e/o geometrici.
  • Disegno costruttivo e messa in tavola di nuove progettazioni.
  • Analisi delle catene di tolleranze per garantire la fattibilità in caso di assiemi complessi.




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