Riassunto analitico
Il presente lavoro di tesi, svolto presso l’azienda Asotech, si pone come obiettivo uno studio di fattibilità dell’analisi fluido-strutturale del riempimento di una pouch con purea di frutta. Questa tipologia di simulazione, chiamata FSI (o Fluid-Structure Interaction), è di grande importanza a livello industriale in quanto permette di condurre analisi relative a sistemi complessi in cui fluidi ed elementi solidi interagiscono tra di loro, permettendo di ottimizzare i processi produttivi, riducendone i tempi e i costi di produzione e migliorando la qualità dei prodotti finali. Tramite le analisi FSI, difatti, si è in grado di testare più
modelli di uno stesso prodotto senza doverli fisicamente produrre e si è in grado di individuare molto più rapidamente eventuali errori di progettazione.
In particolare, nel presente elaborato si è scelto di utilizzare una simulazione fluido-strutturale per eseguire l’analisi del riempimento di una pouch, in quanto quest’ultima è costituita da un materiale non rigido, perciò, per simularne il riempimento è fonda- mentale tenere conto anche della sua deformazione, dato che questo parametro influenza fortemente i risultati della simulazione. Per questo motivo non è possibile studiare questo processo unicamente tramite una simulazione fluidodinamica, ma è necessaria anche una simulazione strutturale; in particolare l’esecuzione delle due deve avvenire in contemporanea, in modo tale da mantenere le condizioni al contorno che definiscono il problema costantemente aggiornate.
La verifica della conduzione di un’analisi FSI risulta estremamente articolata; pertanto, si è deciso di adottare un approccio graduale, eseguendo delle simulazioni di complessità crescente. Grazie a questo metodo è stato possibile affrontare singolarmente le varie criticità, facilitando lo sviluppo della simulazione finale grazie a risultati soddisfacenti in grado di giustificare le scelte effettuate.
Per contestualizzare l’analisi fluido-strutturale sono state trattate nozioni di fluidodinamica e meccanica strutturale, argomenti affrontati nel capitolo introduttivo insieme ad una presentazione del software ANSYS, utilizzato per eseguire le simulazioni, ed una caratterizzazione delle principali proprietà della purea di frutta e dei materiali che compongono le pouch.
In seguito, vengono trattate nel dettaglio le tre fasi principali che hanno portato all’impostazione della simulazione finale.
La prima sezione tratta i passaggi necessari per l’impostazione di due tipologie di simulazione del riempimento di una bottiglia in vetro con acqua: una fluidodinamica ed una strutturale.
Nella seconda sezione sono state eseguite delle analisi sia fluidodinamiche che strutturali del riempimento di una pouch sia con acqua che con purea di frutta.
Il terzo passaggio, invece, ha rappresentato un primo approccio alle simulazioni fluido- strutturali attraverso l’analisi FSI del riempimento di una bottiglia di vetro con acqua.
Infine, nella quarta sezione, viene descritta l’impostazione della simulazione finale: una simulazione FSI del riempimento di una pouch deformabile con purea di frutta.
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