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GIUGNO
2014
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DOSSIER
INDUSTRIA AUTOMOTIVE
del compressore è completamen-
te caratterizzato. Successivamen-
te, l’apertura può essere chiusa
progressivamente a partire dalla
posizione di completa apertura ed
è quindi possibile incrementare la
contropressione. In questo modo,
è possibile caratterizzare la linea
di velocità dalla linea di demar-
cazione sinistra verso la linea di
demarcazione destra della mappa
del compressore senza dover mo-
dificare le condizioni al contorno
(pressione/pressione pressione/
flusso di massa). In particolare,
vicino alla linea di contorno de-
stra della mappa del compres-
sore questa procedura si rivela
numericamente molto stabile in
combinazione con il solutore CFD
Star-CCM+.
Sono state implementate carat-
teristiche specifiche che sostitui-
scono i criteri di rilascio per deter-
minare l’ubicazione della linea di
demarcazione destra della mappa
del compressore. A differenza dei
residui del risolutore numerico,
queste caratteristiche sono forte-
mente correlate al processo fisico
di pompaggio e consentono l’ac-
quisizione di informazioni affida-
bili sulla posizione della linea di
demarcazione destra della map-
pa del compressore e pertanto
su quando terminare i calcoli.
Sull’altro lato del diagramma del-
le caratteristiche, i calcoli sono
stati eseguiti a livello della linea di
demarcazione sinistra della map-
pa del compressore, con l’apertu-
ra completamente aperta iniziante
a un livello di compressione di
nV = 1. Poiché la determinazione
della linea di demarcazione destra
della mappa del compressore non
è limitata dalle sezioni trasver-
sali e dalle perdite di pressione
dell’apparecchiatura del banco
di prova, le caratteristiche del
compressore sono più eviden-
ti. Inoltre, Star-CCM+ consente il
meshing continuo della girante e
dell’alloggiamento. Questo meto-
do robusto e automatizzato acce-
lera l’intero processo e, assieme
al calcolo delle caratteristiche,
costituisce uno strumento affida-
bile per l’ulteriore sviluppo degli
stadi del compressore.
Collaudo e simulazione
Oggigiorno, collaudo e simulazio-
ne possono essere complementari
o alternativi l’uno all’altra. La
scelta tra collaudo e simulazio-
ne è principalmente determinata
da fattori di tempo e costi, per
esempio lo sviluppo di adeguati
modelli di simulazione e i tempi
di calcolo necessari rispetto al-
la realizzazione e al collaudo di
un prototipo. La progettazione
dei turbocompressori necessita
sempre di un compromesso. Sul
banco di prova a caldo sono ef-
fettuati test per creare condizioni
confrontabili mediante sezioni di
moderazione del flusso e sovra-
strutture standardizzate al fine
di confrontare le caratteristiche
di macchine diverse con l’aiuto
di diagrammi delle caratteristi-
che misurati e per verificare i
passi nello sviluppo. Nel corso
della progettazione, sono utiliz-
zate condizioni operative irreali,
come punti operativi stazionari
invece dell’avviamento transito-
rio del motore. Tramite il testing,
è possibile migliorare i modelli
di simulazione e semplificare la
simulazione. Sta alle capacità dei
tecnici integrare le simulazioni nel
processo complessivo di sviluppo
con la necessaria profondità del
modello e considerare i tempi di
calcolo. In linea di massima, le si-
mulazioni CFD sono generalmente
eseguite con condizioni al contor-
no semplificate e standardizzate,
proprio come le prove al banco.
A parte i fenomeni non costanti
come il pompaggio, i progettisti
sono sempre più concentrati sul
comportamento transitorio dei
turbocompressori. Tale compor-
tamento è influenzato significa-
tivamente non solo dall’inerzia
meccanica ma anche da quella
termica dell’intera turbomacchi-
na. Nell’ambito del suo spazio di
installazione, il turbocompressore
è anche soggetto a differenti con-
dizioni al contorno termiche che
influiscono sul flusso termico e
sul comportamento della turbo-
macchina. Inoltre, dettagli spe-
cifici dell’applicazione rendono
difficili i confronti complicando il
processo di sviluppo strutturato.
In futuro, i diagrammi delle carat-
teristiche dei turbocompressori si
estenderanno a un maggior nu-
mero di dimensioni (per esempio
includendo condizioni operative
variabili). Atlanting è convinta
che la simulazione sia un campo
in continua crescita nel processo
di progettazione dei turbocom-
pressori. Perché i banchi di prova
presentano limiti di spazio e di
dimensioni energetiche.
J. Seidel, chief executive officer At-
lanting.
