Generazione automatizzata di modelli CAD di turbine di bassa pressione = Automatic tool development of Low Pressure Turbine CAD

Lo scopo di questa tesi è la creazione di un tool aeromeccanico unificato (PRIME – Preliminary Integrated Multidisciplinary Environment) che permetta in modo semplificato e automatico di ottenere risultati affidabili in un tempo ridotto. L'utilizzo principale è nell'ambito del design preliminare delle turbine di bassa pressione dove offre la possibilità di ottimizzare il progetto aeromeccanicamente durante la realizzazione aerodinamica. In questo modo è possibile ridurre le iterazioni necessarie alla definizione di un design ottimale in entrambi gli ambiti diminuendo il tempo necessario allo sviluppo e fornendo risultati chiari e completi. Questo tool inizialmente crea il CAD partendo da una geometria ottimale che deve garantire elevate efficienze aerodinamiche. Successivamente realizza il modello ad elementi finiti, definisce le condizioni al contorno ed esegue l'analisi statica e modale ottenendo come output il diagramma di Campbell. Nello specifico il contributo di questo lavoro si focalizza sul miglioramento del primo step di PRIME realizzato attraverso l'implementazione di alcune nuove funzioni utili per le analisi successive. Inizialmente è stato creato un nuovo file di output contenente diverse informazioni sulla pala: volume, coordinate del baricentro, area di intersezione e sezione trasversale. Questi valori sono calcolati a distanze radiali variabili utilizzando il CAD generato e successivamente impiegati nella seconda parte del tool per ricavare alcune caratteristiche specifiche della pala. La seconda funzione aggiuntiva è caratterizzata dall'implementazione del corretto bilanciamento della pala in fase operativa. Questo processo si realizza attraverso la creazione e l'analisi di quattro differenti CAD della pala, ciascuno ruotato di un piccolo angolo rispetto alla superficie inferiore dell'airfoil. In previsione della possibilità di ampliare l'utilizzo di questo tool alle pale hollow, è stato attualmente sviluppato un programma per la generazione dell'hollow airfoil partendo da qualsiasi input aerodinamico. Questo processo viene attuato attraverso la realizzazione di una cavità interna che segue l'andamento del profilo esterno. All'utente è lasciata la possibilità di gestire alcuni parametri utili: spessore, raggio al trailing edge e raggio al leading edge. Lo step successivo sarà quello di integrare quest'ultima parte in PRIME generando delle cavità all'interno degli elementi di collegamento della pala col disco, shank e dovetail, e del tip shroud. Gli sviluppi futuri si concentreranno sull'implementazione in PRIME dell'analisi sia di segmenti aerodinamici, composti da più pale, sia del sistema blade-disk. Verrà inoltre ottimizzata la generazione del Cad tenendo anche in conto il processo di lavorazione del componente.