22 mar 2007

Abstract.

17:30 - 19:00, Sala delle Riunioni (Dipartimento di Matematica)

Il seminario descriverà le attività di ricerca svolte allo scopo di mettere a punto uno strumento numerico per la simulazione del flusso nelle turbopompe dei razzi a propellente liquido. Le alte velocità di rotazione di queste turbopompe portano sistematicamente a fenomeni di cavitazione, cioè alla formazione di sacche di vapore nel liquido, che possono avere gravi effetti sulle prestazioni e sulla sicurezza delle turbopompe. La presenza simultanea nel flusso di puro liquido, che è praticamente incompressibile, e di miscela liquido-vapore, che si comporta come un fluido altamente comprimibile, rende inoltre la simulazione numerica di tali flussi particolarmente delicata. In particolare, i comuni metodi numerici sono difficilmente applicabili o inefficienti per questo tipo di flussi. Per la descrizione dei fenomeni di cavitazione, abbiamo scelto di utilizzare un modello di fluido omogeneo, che porta ad una legge di stato di tipo barotropico. Si discretizzano quindi le equazioni di bilancio di massa e di quantità di moto per un flusso comprimibile, non viscoso e tridimensionale. Si descriveranno brevemente tutti gli ingredienti della discretiizazione numerica. In particolare, la discretizzazione spaziale è effettuata tramite un metodo ai volumi finiti su griglie non strutturate e i flussi numerici alle interfacce delle celle sono calcolati con uno schema decentrato di tipo "shock capturing" adattato a flussi barotropici. Si mostrerà che i problemi di accuratezza a basso Mach (regioni di liquido) possono essere risolti tramite opportuno precondizionamento. Infine, si presenteranno applicazioni a configurazioni di complessità numerica crescente, e cioè ad alcuni problemi modello monodimensionali, al flusso intorno ad un profilo alare montato in un condotto, ed, infine, al flusso nell'induttore di una turbopompa.