1D-CFD Predictive Model for Hypercar Windshield Defrosting Performance

Il seguente lavoro di tesi è stato redatto in collaborazione con GammaTech Engineering S.r.l. (abbreviato GTE) e Bugatti-Rimac d.o.o., dopo un periodo di tirocinio presso la sede GTE di Torino. GammaTech è una realtà consolidata nel campo della consulenza ingegneristica, specialmente in ambito automotive, con oltre dieci anni di esperienza in servizi CAE come l’analisi CFD 3D e la simulazione di sistemi 1D. In questo specifico caso, l’attività ha previsto lo sviluppo di un modello CFD 1D in grado di prevedere la performance di sbrinamento del parabrezza di un veicolo ad alte prestazioni, ed è stata svolta tramite il software GT-SUITE, uno strumento di modellazione e simulazione che combina un vasto set di librerie per riprodurre virtualmente i sottosistemi che compongono un veicolo reale. Lo studio proposto aveva l’obiettivo di fornire uno strumento affidabile e preciso in grado di ridurre i tempi di progettazione e collaudo di un parabrezza, con una conseguente accelerazione dei tempi di produzione e messa in commercio. A tal fine, una precedente modellazione di Bugatti-Rimac è stata utilizzata come baseline e progressivamente migliorata in termini termodinamici e fluidodinamici: ad esempio, uno dei punti fondamentali è stato quello che ha riguardato la calibrazione della distribuzione del flusso d’aria lungo il parabrezza ed attraverso le bocchette. Il modello è stato quindi calibrato in base ai risultati di test effettuati sul campo per verificare la bontà di ciascuna modifica, ed una volta che i risultati hanno soddisfatto le aspettative, è stata condotta un’analisi di sensibilità per valutare la possibilità di implementare una discretizzazione più fine, con i suoi vantaggi (maggiore accuratezza) e svantaggi (computazionalmente più complessa). Inoltre, si è reputato necessario realizzare un set di mappe 2D che riproducessero il comportamento del ghiaccio durante la procedura di sbrinamento. Questo accorgimento ha garantito una migliore comprensione visiva del processo, ma soprattutto ha fornito un modo semplice e rapido per confrontare soluzioni diverse. Queste analisi hanno portato allo sviluppo di un modello più realistico e versatile, aprendo la strada ad una possibile standardizzazione dello stesso. La sua struttura, infatti, può essere applicata a diverse tipologie di veicoli semplicemente regolando i parametri di larghezza e altezza del parabrezza. Analogamente, è possibile implementare altri tipi di procedure di sbrinamento modificando lo spessore iniziale del ghiaccio e/o i profili di temperatura e portata massica dell’aria all’interno dell’abitacolo.