Second year PhD activities 2009

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CFD,Heat Transfer,OpenFOAM,turbomachinery, Universit Di Firenze, Dipartimento Di Energetica

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<p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Attivit dottorato 2009Cosimo BianchiniHTC groupEnergy Engineering Department Via di S.Marta 3, 50139 Firenze cosimo.bianchini@htc.de.unifi.it</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Sommario Obiettivi Stato dellarte e strumenti utilizzati Sviluppi principali introdotti durante 2009 Risultati ottenuti Heat transfer e effectiveness film cooling shaped Analisi adiabatica e coniugata effusion cooling Heat transfer sistema di raffreddamento trailing edge Analisi dellimpedenza acustica piastre perforate Analisi scambio termico impingement cooling</p> <p>Cosimo Bianchini 19/01/2010</p> <p>2/38</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Obiettivi Analisi aerotermica di dettaglio di componenti di turbina a gas Analisi aeroacustica sistemi di raffreddamento combustore di turbina a gas Sviluppo di un solutore LES per analisi di scambio termico nelle turbomacchine</p> <p>Cosimo Bianchini 19/01/2010</p> <p>3/38</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Stato dellarte Analisi aerotermiche stazionarie componenti di turbina a gas codici commerciali (CFX,STAR-CCM) in-house (OpenFOAM)</p> <p> Sviluppo di solutore stazionario pressure-based per flussi comprimibili Sviluppo set di modelli di turbolenza RANS Low-Reynolds Sviluppo solutore coniugato implicito Sviluppo set di condizioni al contorno</p> <p>Cosimo Bianchini 19/01/2010</p> <p>4/38</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Strumenti utilizzati Toolbox per meccanica dei continui OpenFOAM Librerie C++ open-source Polimorfismo, ereditariet e contenitori Discretizzazione ai volumi finiti basata sugli operatori (implicita e esplicita) Schemi ad alta risoluzione (TVD,NVD) Supporto di mesh poliedriche non-strutturate Completamente parallelo in modalit domain decomposition RANS,LES,combustion,multiphase,moving mesh,lagrangianosolve(fvm::ddt(rho, U) + fvm::div(phi, U) - fvm::laplacian(mu, U) == -fvc::grad(p));Cosimo Bianchini 19/01/20105/38</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Sviluppi 2009 Implementazione condizioni di mapped inlet con feedback Le condizioni istantanee vengono mappate sullinlet del dominio Scaling per imporre i valori sul contorno Rispetto della fisica della turbolenza No extra computational cost</p> <p> Implementazione condizioni di inlet e outlet non e parzialmente riflettenti Navier-Stokes Characteristic Boundary Condition approach Local One Dimensional Inviscid relations per calcolo dei termini invscidi Linear Relaxation Method per evitare drift variabili imposte</p> <p>Cosimo Bianchini 19/01/2010</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Fan-shaped laidback film-cooling Analisi coefficiente di scambio termico e effectiveness Due BR investigati 1.25 - 2.5 4 modelli di turbolenza: TL, ATL, SST,V2F Ma gas = 0.1, Rej = 15000-30000 1.6 million cells mesh GT2010-22809</p> <p>HTC</p> <p>Cosimo Bianchini 19/01/2010</p> <p>7/38</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Fan-shaped laidback film-coolingAdiabatic effectiveness calcolata mediante conentrazione di tracciante Adiabatic effectiveness Adiabatic effectiveness</p> <p>Cosimo Bianchini 19/01/2010</p> <p>8/38</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Effusion cooling Analisi coniugata e adiabatica Fori circolari e shaped Due BR investigati 5-7, DR 3.5 2 modelli di turbolenza: TL, ATL 3.5 million cells mesh</p> <p>Cosimo Bianchini 19/01/2010</p> <p>9/38</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Effusion cooling</p> <p>cylindrical</p> <p>shaped</p> <p>Cosimo Bianchini 19/01/2010</p> <p>10/38</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Trailing edge cooling pin fin Staggered and pentagonal array di pin Due portate al tip investigate 0-25% Automatic wall treatment N pin &gt; 100 -&gt; 3 millions cells mesh Ma gola = 0.3, Re = 18000 GT2010-23536</p> <p>11/38</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Trailing edge cooling pin finTip 0%HTC [W/m2K]</p> <p>EXP</p> <p>FOAM</p> <p>Tip 25%</p> <p>12/38</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Trailing edge cooling pin finTip 0%</p> <p>HTC [W/m2K]</p> <p>EXP</p> <p>FOAM</p> <p>Tip 25%</p> <p>13/38</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Impedenza acustica piastre perforate Foro periodico no bias flow 4 frequenze investigate 500 mila celle Smagorinsky Sgs model + VanDriest, Spallart-Allmaras DES model (prel.) Tesi Gonfiotti Large Eddy Simulation of combustion aeroacoustic instabilities</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Impingement assialsimmetrico Ercoftac case Rej=23000, H/D = 2 Flusso termico a parete 1000 [W/(m2K)] One equation sgs model dinamico 6 millions cells mesh Incompressible solver Benchmark condizioni al contorno</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Impingement assialsimmetrico</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>On-going projects Solutore NS turbolento steady-state accoppiato (CFD engineering) Analisi aerocustica sorgenti di rumore aerodinamico vagoni ferroviari (Ansaldo Breda) Analisi aeroacustica dellimpedenza associata a piastre perforate(KIAI EU project)</p> <p> LES/DES models for heat transfer analysis (k-, k-l, WALE) Condizioni di inlet con swirl per LES (University of Exeter) Sviluppo modelli SGS algebrici (Dipartimento di Matematica Applicata) Accoppiamento codice fluidodinamico nucleare (Universit di Pisa)Cosimo Bianchini 19/01/201017/38</p> <p>Universit di Firenze Dipartimento di Energetica Sergio Stecco</p> <p>Pubblicazioni 2009 Boust, Lalizel, Bianchini, Facchini, Cinque, Colantuoni, Dual investigations on the improvement of effusion cooling by shaped holes", 2009, 7th World Conference on Experimental Heat transfer Fluid mechanics Thermodynamics, Krakow Bianchini, Facchini, Simonetti, Tarchi, Zecchi, Numerical and experimental investigation of turning flow effects on innovative pin fin arrangements for trailing edge cooling configurations, 2010, ASME PAPER GT2010-23536, Asme Turbo Expo, Glasgow, PAPER ACCEPTED Bianchini, Facchini, Mangani, Maritano, Heat transfer performance of fan-shaped film cooling holes. Part II Numerical analysis, 2010, ASME PAPER GT201022809, Asme Turbo Expo, Glasgow, PAPER ACCEPTED</p> <p>Cosimo Bianchini 19/01/2010</p> <p>18/38</p>

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