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Il presente elaborato di tesi espone all’attenzione del lettore la modellazione numerica di un sistema industriale per l’evacuazione di fumi e calore, mediante l’utilizzo di tecniche computazionali e multidimensionali, con l’obiettivo di confrontare e verificare la validità dei risultati ottenuti dalle prove sperimentali effettuate a banco e raccogliere informazioni difficilmente desumibili attraverso approcci di tipo sperimentale.
L’Oggetto in questione, su cui si è concentrato lo studio, è un evacuatore orizzontale funzionale allo scarico di fumi e calore generati durante le fasi di sviluppo di un incendio. Tale sistema viene utilizzato in ambito industriale come apparecchiatura di sicurezza durante situazioni d’emergenza e nasce principalmente per lo svolgimento di due compiti: favorire l’evacuazione dei gas caldi rilasciati dalla progressiva auto-alimentazione del fuoco e garantire la permanenza di una zona priva di fumo al di sotto di uno strato limite sopra al quale il fumo stesso staziona in sospensione.
Durante la prima fase del lavoro i maggiori sforzi sono stati indirizzati verso la realizzazione di un modello capace di simulare fedelmente il reale comportamento osservato nelle prove sperimentali e riprodurre così il fenomeno fisico in esame con un buon grado di accuratezza. Per fare questo, si è considerato all’interno della modellazione, l’intero sistema di evacuazione e la molteplicità delle parti di cui questo è composto: camera di calma, evacuatore orizzontale, gruppo di ventilazione, struttura dello stabilimento, sistemi di misura di portata e pressione ed in generale tutte le apparecchiature richieste per i testing operativi del prodotto. La bontà d’impostazione del problema è stata confermata verificando la convergenza dei valori di alcuni parametri tra la soluzione computazionale ed i dati ricavati dai rapporti di prova. In particolare, sono stati analizzati i valori di pressione a cavallo della sezione di passaggio dei fumi per poter determinare il coefficiente di efflusso e l’effettiva capacità di evacuazione di quest’ultimi. Il delta di pressione numerico così ottenuto è stato quindi confrontato con quello sperimentale derivante dalle sonde di pressione opportunamente posizionate al fine di confermare la validità dei risultati di entrambe le analisi e progredire nella raccolta di informazioni utili.

Una volta certificata la consistenza della soluzione computazionale si è passati all’osservazione delle principali grandezze d’interesse lungo le sezioni caratteristiche della struttura: si è analizzato il campo di moto e la frazione massica di aria calda propagata sul foro di uscita fornendo una comprensione più ampia rispetto ai soli valori puntuali riscontrati con la soluzione sperimentale.
La seconda parte del lavoro è stata concentrata sulla ricerca dell’ottimo e l’individuazione di quei parametri in grado di modificare sensibilmente i rendimenti dell’evacuatore. In particolare sono state condotte analisi di sensitività riguardanti la presenza della porta dello stabilimento e l’angolo d’incidenza e l’influenza che queste potessero esercitare sul coefficiente di efflusso. In seguito al confronto tra configurazioni aventi angoli incidenti diversi si è giunti alla determinazione della condizione di funzionamento ottima ed alla condizione di funzionamento critica. Quest’ultima è stata oggetto di particolare attenzione ed ulteriori analisi poiché le normative UNI EN di certificazione del prodotto richiedono il rispetto dei parametri caratteristici nelle condizioni più gravose possibili.

Il presente elaborato di tesi espone all’attenzione del lettore la modellazione numerica di un sistema industriale per l’evacuazione di fumi e calore, mediante l’utilizzo di tecniche computazionali e multidimensionali, con l’obiettivo di confrontare e verificare la validità dei risultati ottenuti dalle prove sperimentali effettuate a banco e raccogliere informazioni difficilmente desumibili attraverso approcci di tipo sperimentale. L’Oggetto in questione, su cui si è concentrato lo studio, è un evacuatore orizzontale funzionale allo scarico di fumi e calore generati durante le fasi di sviluppo di un incendio. Tale sistema viene utilizzato in ambito industriale come apparecchiatura di sicurezza durante situazioni d’emergenza e nasce principalmente per lo svolgimento di due compiti: favorire l’evacuazione dei gas caldi rilasciati dalla progressiva auto-alimentazione del fuoco e garantire la permanenza di una zona priva di fumo al di sotto di uno strato limite sopra al quale il fumo stesso staziona in sospensione. Durante la prima fase del lavoro i maggiori sforzi sono stati indirizzati verso la realizzazione di un modello capace di simulare fedelmente il reale comportamento osservato nelle prove sperimentali e riprodurre così il fenomeno fisico in esame con un buon grado di accuratezza. Per fare questo, si è considerato all’interno della modellazione, l’intero sistema di evacuazione e la molteplicità delle parti di cui questo è composto: camera di calma, evacuatore orizzontale, gruppo di ventilazione, struttura dello stabilimento, sistemi di misura di portata e pressione ed in generale tutte le apparecchiature richieste per i testing operativi del prodotto. La bontà d’impostazione del problema è stata confermata verificando la convergenza dei valori di alcuni parametri tra la soluzione computazionale ed i dati ricavati dai rapporti di prova. In particolare, sono stati analizzati i valori di pressione a cavallo della sezione di passaggio dei fumi per poter determinare il coefficiente di efflusso e l’effettiva capacità di evacuazione di quest’ultimi. Il delta di pressione numerico così ottenuto è stato quindi confrontato con quello sperimentale derivante dalle sonde di pressione opportunamente posizionate al fine di confermare la validità dei risultati di entrambe le analisi e progredire nella raccolta di informazioni utili. Una volta certificata la consistenza della soluzione computazionale si è passati all’osservazione delle principali grandezze d’interesse lungo le sezioni caratteristiche della struttura: si è analizzato il campo di moto e la frazione massica di aria calda propagata sul foro di uscita fornendo una comprensione più ampia rispetto ai soli valori puntuali riscontrati con la soluzione sperimentale. La seconda parte del lavoro è stata concentrata sulla ricerca dell’ottimo e l’individuazione di quei parametri in grado di modificare sensibilmente i rendimenti dell’evacuatore. In particolare sono state condotte analisi di sensitività riguardanti la presenza della porta dello stabilimento e l’angolo d’incidenza e l’influenza che queste potessero esercitare sul coefficiente di efflusso. In seguito al confronto tra configurazioni aventi angoli incidenti diversi si è giunti alla determinazione della condizione di funzionamento ottima ed alla condizione di funzionamento critica. Quest’ultima è stata oggetto di particolare attenzione ed ulteriori analisi poiché le normative UNI EN di certificazione del prodotto richiedono il rispetto dei parametri caratteristici nelle condizioni più gravose possibili.