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• ventilatore

Lo scopo di questo lavoro è definire una metodologia, usando un solutore che impiega il metodo Lattice-Boltzmann (LBM), che possa essere utilizzata per simulazioni di diversi ventilatori di raffreddamento, garantendo risultati accurati sia in termini fluidodinamici sia acustici e con un costo computazionale contenuto. La geometria utilizzata per le simulazioni è composta dal ventilatore, da un mezzo poroso usato per simulare il radiatore, dal motore del veicolo collocato a valle del ventilatore, da una camera che viene pressurizzata o depressurizzata a seconda della sua posizione rispetto al ventilatore e da un elemento di raccordo tra camera e ventilatore. Il dominio di calcolo è molto più esteso della geometria illustrata per evitare riflessione di onde di pressione. Se non diversamente specificato la dimensione della griglia di calcolo usata è costante per le diverse simulazioni e indicata con “baseline”.
Tre diversi progetti sono stati sviluppati, nello specifico:
• la forma e la posizione di una camera che fornisca risultati accurati simulando solo un breve intervallo temporale e le opzioni di smorzamento delle onde di pressione all'interno di essa
• quali condizioni inneschino una discrepanza tra la portata imposta e quella misurata e quale camera sia la migliore per risolvere, o ridurre, questo problema
• la dimensione della griglia di calcolo che porti a risultati indipendenti dalla mesh e quale sia il miglior compromesso tra accuratezza dei risultati e costo computazionale.
Simulare una piccola camera cubica posta a valle del ventilatore richiede un costo computazionale contenuto e fornisce risultati accurati riducendo la discrepanza nella portata. Una griglia di calcolo con lunghezza del lato della cella pari a 2/3 della “baseline” porta all'indipendenza dei risultati dalla stessa, con lo svantaggio tuttavia di un costo computazionale che cresce seguendo una legge di potenza. L’uso della griglia di calcolo “baseline” rappresenta un valido compromesso tra accuratezza dei risultati e costo computazionale.
Per il ventilatore in analisi non sono disponibili valori sperimentali, ma i risultati ottenuti sono allineati con quelli di altri ventilatori sui quali sono state condotte prove sperimentali.

The aim of this study is to define a methodology, using a software implementing the Lattice Boltzmann Method (LBM), to be used in simulations of different cooling fans, that can provide accurate results both in terms of fluid dynamics and acoustics, requiring a low computational power. The geometry used for the simulations is composed of the fan, the shroud, the porous medium that accounts for the radiator, the engine of the car downstream of the fan and a chamber that is pressurized or depressurized depending on its position with respect to the fan. The simulation volume is considerably bigger than the abovementioned geometry to avoid reflection of pressure waves. Unless otherwise specified the computational grid size is constant throughout the different simulations and indicated as baseline. Three different projects have been developed, enquiring in particular: • the shape and position of a chamber that provides accurate results simulating only a short time interval and the damping options for the pressure waves inside the chamber • which conditions are triggering a mismatch between the imposed mass flow at the inlet and the measured one and what type of chamber is the best one to avoid, or reduce, this problem • the computational grid size that leads to mesh independent results and to the best compromise between accuracy of the results and computational cost. It is shown that simulating a small downstream cubic chamber requires a low computational cost and leads to accurate results reducing the mismatch in the mass flow. A grid with length of the cell equal to 2/3 of the “baseline” leads to mesh independent results, although with the drawback of a computational cost that is increasing following a power law. Using the baseline computational grid represent a valid compromise between accurate results and computational cost. No experimental data are available for the test fan presented in this work, but the results are aligned with fans on which experimental tests have been conducted.