Riassunto analitico
Il lavoro presentato in questa tesi è stato svolto in collaborazione con Ferrari S.p.A. presso il Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari" dell'Università degli studi di Modena e Reggio Emilia, all’interno dell’Energy Efficiency Laboratory (EELab), con l'obiettivo di analizzare e, possibilmente, ottimizzare il sistema di ventilazione del sedile lato guida di uno dei modelli attualmente in produzione. L’attività è stata svolta in collaborazione con il collega Simone Carboni, che si è concentrato sulla parte termocinetica del problema. La parte iniziale del lavoro è stata principalmente di natura sperimentale, in quanto sono stati caratterizzati i diversi materiali di interesse, presenti nelle zone della seduta e dello schienale del sedile. A tale scopo, è stato allestito un banco di flussaggio dotato di tubo di Pitot per la determinazione della velocità del flusso, opportunamente integrato con una sonda di pressione differenziale per la determinazione delle perdite di carico attraverso i materiali. Entrambi i precedenti dati sono stati acquisiti, opportunamente mediati, con l’ausilio dei software di gestione del banco di flussaggio e della sonda, al fine di contenere i possibili errori di misura dovuti sia allo strumento che alle piccole fluttuazioni nella portata d’aria processata dal banco. Pertanto, dopo aver tracciato le curve delle perdite di carico per ciascuno dei materiali, si sono potuti calcolare i coefficienti di interesse del problema fluidodinamico in esame, ossia la resistenza viscosa e la resistenza inerziale. Successivamente si è passati alla modellazione CFD. Dopo aver validato dei modelli che rispecchiassero le prove di laboratorio effettuate nella prima parte, attraverso i dati sperimentali precedentemente raccolti, si è proceduto alla creazione di una geometria CAD semplificata rappresentativa del problema analizzato, al fine di alleggerire il costo computazionale delle simulazioni. Dunque, si è passati all’impostazione del modello, ossia alla creazione della mesh, alla scelta dei modelli fisici da utilizzare nelle simulazioni, all’imposizione delle condizioni iniziali ed al contorno. Per la creazione dei suddetti modelli, sono stati utilizzati i seguenti software: SolidWorks 2016 per la creazione delle geometrie ed Ansys Fluent v18.1 per la discretizzazione dei domini, il setup dei modelli ed i calcoli fluidodinamici. Quindi si sono analizzati i risultati ottenuti dalle simulazioni, le quali hanno mostrato una criticità nella disuniformità del flusso d’aria in uscita dalla superficie di seduta del sedile. Pertanto, si è passati ad uno studio di ottimizzazione della direzione del flusso d’aria in uscita dalla ventola, valutando diverse possibili inclinazioni nelle tre direzioni spaziali. Infine, in seguito agli eccellenti risultati ottenuti dall’analisi termocinetica in termini di omogeneità nella distribuzione di temperatura sulla superficie di seduta, grazie all’inserimento di un sottile foglio di materiale superconduttivo a base di grafite (prodotto dalla Panasonic Corporation), si è cercato un modo per poter sfruttare tale materiale per ottenere un miglioramento anche in termini fluidodinamici. A tale scopo, si è pensato di suddividere tale foglio in sezioni a permeabilità variabile, soluzione che, una volta implementata nel modello CFD utilizzato in precedenza, ha evidenziato un netto miglioramento nell’uniformità di distribuzione del flusso in uscita dalla superficie di seduta rispetto alla configurazione attualmente utilizzata.
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