Analisi del flusso viscoso all'interno di canali interpalari di turbomacchina = Analysis of the viscous flow through turbomachinery blade row

L'obiettivo di questa tesi è analizzare il flusso all'interno del canale interpalare di una turbina di bassa pressione caratterizzata dal profilo T106C Cascade, in particolare nella regione vicina all'endwall, dominata da flussi complessi fortemente tridimensionali. Lo studio è realizzato effettuando un set di simulazioni attraverso il software commerciale STAR-CCM+. La definizione dell’analisi computazionale si è incentrata principalmente sulla scelta dei modelli fisici di turbolenza e di transizione e sulla generazione della mesh, evidenziando i requisiti richiesti dai solver per risolvere accuratamente il flusso, in particolare in prossimità delle pareti. Con questo studio si vuole mettere principalmente in evidenza come i parametri di meshing, dei modelli fisici e dei solver influenzano la stabilità e la robustezza del modello numerico, ma anche l’accuratezza e la convergenza della soluzione. Particolare riguardo è riservato al fenomeno della transizione del flusso da laminare a turbolento, la quale determina la separazione laminare del flusso sul dorso. Infatti, tale fenomeno non è individuabile con i tradizionali modelli di turbolenza, come è stato constatato confrontando l’analisi in regime “fully turbulent” con un set di simulazioni che implementano un modello di transizione. I risultati si sono rivelati soddisfacenti nell'evidenziare le strutture vorticose principali, i profili di pressione attorno al profilo a diverse distanze dalla parete di fondo e nello stimare le perdite di pressione totale attraverso la schiera di palette. Tuttavia, l’analisi non è stata in grado di risolvere i flussi secondari di minore intensità, il che ha portato a concludere che sia necessario implementare dei modelli di turbolenza e transizione calibrati ad hoc per il problema fluidodinamico di interesse, eventualmente in combinazione con un ulteriore affinamento della griglia computazionale.