Modellazione CFD del breakup di un getto d'olio tramite approccio meshless = CFD Modeling of Oil Jet Breakup Using a Meshless Approach

Questa tesi, realizzata in collaborazione con Avio Aero, ha l’obiettivo di analizzare l’efficacia di un solutore CFD nel rappresentare il fenomeno del breakup di un getto d’olio utilizzando un approccio meshless. Tale solutore, Particleworks, impiega l’algoritmo di risoluzione MPS (Moving Particle Simulation), che si distingue per non richiedere la generazione di una mesh. In questo metodo, il fluido è rappresentato da un insieme di particelle, a cui vengono attribuite grandezze fisiche attraverso le loro interazioni reciproche. Il primo capitolo introduce l’importanza della lubrificazione nelle applicazioni ingegneristiche e presenta una panoramica delle principali tecniche attualmente utilizzate. Successivamente, viene proposta un’analisi dettagliata dei modelli CFD meshless e dei loro algoritmi di calcolo. Tale analisi parte dal confronto tra i modelli mesh-based e quelli meshless, esaminando le differenze in termini di campo di applicabilità, difficoltà computazionali e capacità di rappresentare accuratamente fenomeni fisici complessi. Un approfondimento è poi dedicato all’algoritmo MPS e al confronto con i metodi mesh-based, focalizzandosi sulla rappresentazione delle instabilità numeriche più comuni. Si procede con lo studio sul breakup di un getto d’olio che attraversa un flusso d’aria trasversale. La comprensione di questo fenomeno è cruciale per lo studio della lubrificazione tramite getti d’olio e per l’analisi dell’interazione tra olio e ruota dentata. Vengono descritti i numeri adimensionali che regolano il fenomeno, i processi fisici sottostanti e i diversi regimi di rottura osservabili in condizioni reali. Successivamente, viene presentato il caso studio specifico della tesi, con la descrizione della configurazione di lavoro, comprendente la geometria, le condizioni operative e il setup del software utilizzato. La sezione finale è poi dedicata alla presentazione e discussione delle simulazioni effettuate e dei risultati ottenuti. In una prima fase, vengono illustrate le simulazioni preliminari utilizzate per individuare il corretto setup dei parametri offerti dal software. In una fase successiva, si esegue un’analisi di sensibilità e si definisce un metodo per il calcolo della lunghezza di breakup. In conclusione, vengono tratte considerazioni sull’affidabilità di Particleworks per applicazioni in ambito meccanico e si delineano possibili sviluppi futuri per il miglioramento del metodo e del software.