Modellazione di eventi esplosivi tramite l'approccio C.E.S.E. ed applicazione ad un caso reale = Modeling of explosive events using the C.E.S.E. method and application to a real case

Il termine esplosione indica un evento caratterizzato dalla rapida espansione di gas, che genera un forte rilascio di energia di pressione. Le cause possono essere molteplici ed è noto come questo fenomeno dia origine a grandi disastri, che apportano danni a persone e cose. Sebbene il fenomeno sia sempre più studiato, risulta impossibile prevedere esplosioni accidentali. Nasce così il bisogno di poter prevenire questi eventi agendo a partire dalla progettazione delle strutture, con il fine di mettere in sicurezza ogni ambiente. Una via è sicuramente quella di unire alla progettazione meccanica la simulazione numerica del fenomeno, utilizzando complessi modelli capaci di simulare gli effetti delle esplosioni. A tal fine sono stati sviluppati modelli di diverso tipo, da quelli prettamente empirici a quelli più avanzati basati sulla Computational Fluid Dynamic (CFD). Il presente lavoro di tesi si occuperà dello studio e dello sviluppo di un modello di esplosione di gas attraverso l'utilizzo del nuovo modulo chemistry del solutore CESE di Ansys-ls-dyna. Tale approccio risulta innovativo in quanto, a differenza degli altri modelli finora sviluppati è possibile utilizzare le reali composizioni chimiche delle miscele esplosive assieme ai potenti strumenti di calcolo CFD, così da poter studiare l'evoluzione della reazione chimica e il suo effetto su oggetti e pareti. Più precisamente, la miscela esplosiva non sarà sostituita dall'effetto che provocherebbe una sua esplosione; al contrario, sarà proprio l'innesco di tale miscela che genererà un'onda di pressione capace di interagire con gli oggetti presenti. Mediante questa procedura, grazie al potente strumento dell'analisi CFD, sarà possibile simulare l'effetto delle miscele esplosive in ogni tipo di ambiente, senza alcuna restrizione sulle geometrie dei luoghi. Come unico limite rimane solamente il tempo macchina della simulazione numerica, e il costo correlato. Nel lavoro di tesi viene descritto il fenomeno fisico di esplosione, focalizzando l'attenzione sui principali aspetti legati alla violenza dell'evento. A seguire, vengono brevemente presentati diversi modelli matematici sviluppati per caratterizzare tale fenomeno. La trattazione prosegue quindi con una dettagliata analisi degli strumenti di calcolo che sono stati utilizzati nell'ambito del lavoro di tesi. Viene infine descritto il modello generato tramite l'utilizzo del solutore CESE. Quest'ultimo viene poi applicato ad un particolare caso di esplosione confinata, la vented explosion.