Caso di studio

Simulazione CFD di una pompa a pistoni assiali con Ansys CFX

Uno studio completo sulla dinamica delle pompe a pistoni assiali, confrontando modelli CFD e 0D, analizzando il flusso, la dinamica della camera e gli inneschi di erosione

Autore: Sara Bonati, CASAPPA

Grazie alla loro compattezza ed efficienza, le pompe a pistoni assiali a piatto oscillante sono ampiamente utilizzate come fonti di potenza dei fluidi in applicazioni fisse e mobili che richiedono pressioni elevate e portate variabili. Per garantire prestazioni elevate, affidabilità e riduzione del time-to-market, il loro processo di sviluppo richiede sempre più l’uso di strumenti di simulazione avanzati. Con specifico riferimento alla simulazione fluidodinamica, sono disponibili diversi approcci; al giorno d’oggi il più comune è ancora rappresentato dal metodo dei parametri forfettari (modelli 0D-1D). 

I vantaggi di questo approccio sono la rapidità di calcolo e la facilità di ottenere la convergenza, ma alcuni fenomeni fisici vengono inevitabilmente semplificati o addirittura trascurati. In questo senso, l’approccio tridimensionale è il metodo più avanzato e accurato; tuttavia, ci sono ancora notevoli sfide da superare prima di raggiungere un livello di usabilità comparabile: Tempo di CPU e problemi di convergenza, per risolvere analisi transitorie complesse caratterizzate da piccole distanze e alte perdite di carico.

Questo lavoro presenta il modello CFD di una pompa a pistoni assiali e lo confronta con un modello 0D convalidato. L’obiettivo principale di questo studio è stato quello di analizzare il campo di flusso all’interno della pompa, concentrandosi sugli aspetti che coinvolgono i principali volumi interni, come le dinamiche di riempimento e svuotamento nelle camere del pistone e il campo di flusso all’interno dei condotti. Infine, è stata prestata particolare attenzione alle fasi di transizione della pressione, indagando sul loro potenziale ruolo nell’innesco dell’erosione.

Fonte: Newsletter EnginSoft Year 18 n°4