Riassunto analitico
L'oggetto di studio di questo lavoro di tesi riguarda lo sviluppo di un modello numerico a parametri distribuiti di una macchina impacchettatrice prodotta da Tetra Pak.
La simulazione dei flussi multifase pone significative sfide a causa delle complesse interazioni tra diverse fasi e il loro comportamento variabile in condizioni diverse. Per affrontare questa complessità, lo sviluppo di modelli a parametri distribuiti è essenziale. Lo sviluppo di tali modelli è infatti cruciale per ottenere una comprensione del comportamento di un sistema multifase, particolarmente in applicazioni dove previsioni accurate delle prestazioni del sistema in condizioni transitorie sono essenziali per il design e l'ottimizzazione.
Questa tesi si concentra sullo sviluppo di una libreria di componenti personalizzata, costruita scrivendo il codice che implementa la fisica dei componenti basandosi su una libreria esistente del software utilizzato per la simulazione (Simcenter Amesim). Lo scopo di questa libreria è quindi quello di facilitare la simulazione di sistemi in cui l'aspetto multifase non può essere trascurato. Si presenta poi la creazione di un modello a parametri distribuiti per la simulazione di flussi multifase in una macchina impacchettatrice prodotta da Tetra Pak, in particolare della A3/Flex, come caso di prova per evidenziare le differenze con un approccio a fase singola già sviluppato per la simulazione della stessa macchina.
I componenti personalizzati proposti utilizzano tecniche a parametri distribuiti per catturare accuratamente la dinamica dei sistemi multifase, tenendo conto di fattori come gravità, inerzia del fluido e interazione del fluido con le pareti. È importante notare, tuttavia, che i componenti nella libreria approssimano la fisica multifase considerando i due fluidi separati da un'interfaccia rigida che impedisce la miscelazione delle due fasi e la formazione di bolle. Incorporando questi componenti nel software di simulazione, ovvero Amesim, il modello consente previsioni più realistiche del comportamento del flusso multifase rispetto ai modelli a singola fase utilizzati.
Per convalidare il modello e la libreria di componenti, sono stati eseguiti un gran numero di simulazioni, oltre che sul modello della macchina completo, su casi di prova di riferimento che rappresentano diversi regimi di flusso multifase. Queste simulazioni dimostrano la capacità del modello di prevedere i principali parametri del flusso multifase, come i profili di pressione, in diverse condizioni operative. Le simulazioni eseguite evidenziano come i modelli possano fornire risultati comparabili a scenari reali, garantendo valutazioni accurate delle prestazioni del sistema multifase e fornendo quindi un utile strumento per l'analisi.
|
