Analisi Numerica dello scambio termico in un forno domestico

Un campo termico uniforme nel volume del forno permette una cottura omogenea indipendentemente dalla posizione del cibo. Quindi la valutazione, lo studio e la simulazione del campo termico diventano fondamentali per determinare l'efficienza del forno. Scopo del presente elaborato è un’analisi CFD per simulare la convezione naturale all’interno di un forno domestico da 45litri. Per effettuare questa analisi CFD si è usato il software commerciale STARCCM+ che permette di generare griglie di calcolo e visualizzare i risultati della simulazione.Nel primo capitolo verrà esposto lo stato dell'arte relativo ai processi base che caratterizzano la fluidodinamica dei forni secondo la letteratura scientifica.Nel secondo capitolo si passa ad un’esposizione più rigorosa delle equazioni che governano la dinamica dei fluidi, soffermandosi con particolare riferimento alla dinamica della turbolenza in quanto è uno dei fenomeni più comuni che osserviamo nella nostra esperienza quotidiana. Come si potrà osservare non è facilmente percorribile una soluzione analitica delle equazioni esposte per cui nel terzo capitolo si è esposta la teoria che sta dietro una risoluzione numerica di un problema alle derivate parziali con particolare riferimento al metodo dei volumi finiti per la discretizzazione delle equazioni. Nel quarto capitolo viene mostrato il processo di simulazione numerica sulla geometria del forno, tale processo vede in primo luogo la discretizzazione del dominio attraverso una griglia computazionale con particolare attenzione a quelli che sono i parametri che descrivono la qualità della griglia. Viene generata una griglia poliedrica con procedura semiautomatica di raffinamento. Sempre nel quarto capitolo si illustrano i risultati ottenuti a seguito della simulazione con opportune figure e tramite operazioni di post-processing si evidenzierà il comportamento termico del forno, confrontando varie configurazioni, al fine di ottenere l'uniformità all'interno del forno.