Mesh motion analysis applied to a food packaging system

This thesis aims at studying and testing some mesh motion techniques, that applied on a component of a food packaging machine, allow to give valid discretized geometries with adequate mesh quality. The main goal regards the need to modify the design of the component, acting on the variation of some parameters, to improve the efficiency of such machines during the packaging process. This work considers two main methods: the first one focuses on the solution of a partial differential equation on the complete field of internal mesh points, for a given boundary displacement, first solving a Laplace problem and then the solid-body rotation stress equation. The second mesh deformation method is instead based on the use of radial basis function (RBF) interpolation, to obtain the mesh points displacement. During this work we will see that the radial basis function method provides superior mesh quality compared to the Laplace and SBRS mesh motion solvers. A solution has been developed to obtain valid configurations starting from the original reference geometry. Finally, some computational fluid dynamics simulations have been performed, to verify that the proposed strategy can be successfully applied to the solution of parametric analyses.

L'obiettivo di questa tesi è quello di trovare e testare alcune tecniche di deformazione della mesh applicate ad un componente di un macchinario di imballaggio alimentare, le quali permettano di ottenere delle geometrie valide e di mantenere adeguata la qualità della griglia. Tale obiettivo deriva dalla necessità di modificare il modello di un sistema di imballaggio variandone alcuni parametri, con lo scopo di aumentare l'efficienza del processo. Verranno presi in considerazione due diversi metodi: il primo è basato sulla risoluzione di un'equazione alle derivate parziali su tutti i punti interni della griglia, prima risolvendo un problema di Laplace e poi considerando un'equazione di rotazione del corpo rigido. Il secondo, invece, si basa sull'interpolazione tramite funzioni radiali di base che, a partire dal displacement dato su alcuni punti, permette di ottenere lo spostamento finale di tutti i punti della mesh. Si è raggiunta una soluzione per ottenere valide configurazioni a partire dalla geometria originale: il secondo metodo citato permette di considerare deformazioni più complesse mantenendo una migliore qualità della griglia. Per concludere, sono state fatte alcune simulazioni fluidodinamiche sulle geometrie ottenute, per verificare che la strategia proposta possa essere applicata con successo in una successiva analisi parametrica.