Valutazione delle prestazioni dei codici non-strutturati Fluent e CEDRE per simulazioni numeriche su prese d'aria di motori turboelica e open rotor

Performing CFD simulations on turboprop and open rotor air inlet geometries requires a considerable amount of time when using structured codes, most of which is necessary to generate an appropriate structured mesh. During the design phase of an engine, when multiple geometries and technological solutions are conceived, tested and compared in terms of global performances, the possibility to perform simulations quickly is a fundamental advantage. Unstructured codes, which can be coupled with automatic mesh generation software, can be an answer to the need for faster results, but their reliability on these applications has to be assessed first. The research activity carried out in the Nacelle Aerodynamics service at the French engine manufacturer Snecma focused on the use of the unstructured codes Fluent 14.5 and CEDRE to perform simulations on turboprop and open rotor geometries with meshes generated with WorkBench Meshing and Star-CCM+. The results were then compared in terms of Mach, pressure and total pressure over appropriately defined control curves, and global performances (efficiency and distortion) with the results issued by studies performed earlier in the service with the structured code elsA. Starting with the given CAD models, the whole process was covered, from the generation of the mesh to the post-processing of the results, identifying at the same time the best practices for these industrial applications.

La realizzazione di simulazioni numeriche su prese d’aria di motori turboelica e open rotor con codici strutturati richiede una quantità di tempo considerevole a causa della complessa geometria di tali prese d’aria. In particolare, la creazione e messa a punto della mesh strutturata è la tappa più lunga e onerosa. Durante la fase di design di un motore, in cui diverse geometrie e tecnologie sono prese in considerazione, testate e confrontate in termini di prestazioni globali, la possibilità di eseguire calcoli rapidamente costituisce chiaramente un vantaggio fondamentale. I codici non strutturati, le cui mesh possono essere generate automaticamente con diversi programmi esistenti sul mercato, possono rispondere efficacemente alla necessità di ottenere risultati in tempi rapidi, ma la loro affidabilità per queste applicazioni deve essere innanzitutto verificata. Durante la tesi realizzata presso il servizio Nacelle Aerodynamics dell'azienda francese Snecma, i codici non strutturati Fluent 14.5 e CEDRE sono stati utilizzati per eseguire simulazioni numeriche su motori turboelica e open rotor. Le mesh sono state create con WorkBench Meshing e Star-CCM+. I risultati ottenuti sono stati quindi confrontati in termini di Mach, pressione e pressione totale lungo curve di controllo opportunamente definite, e prestazioni globali (rendimento e distorsione) con i risultati dati da simulazioni realizzate precedentemente con il software elsA. Avendo come dato di partenza i modelli CAD, il lavoro svolto ha coperto l’intero procedimento dalla realizzazione della mesh all’analisi dei risultati, con l’obiettivo di identificare le strategie di calcolo che meglio si adattano a queste applicazioni industriali.