Implementazione di modelli semplificati CFD per l’industria automotive

La Computational Fluid Dynamics è una tecnica numerica che consente di simulare virtualmente l’evoluzione di un campo di flusso fluido, evitando la necessità di esperimenti fisici in galleria del vento o in laboratorio. Introdotta da Francis H. Harlow, la CFD ha rivoluzionato il modo di affrontare lo studio dei fenomeni fluidodinamici, trovando oggi ampia applicazione nei settori aeronautico, automobilistico, edile ed energetico. I principali vantaggi derivano dalla possibilità di analizzare molteplici configurazioni e condizioni al contorno in tempi ridotti e con costi contenuti. Tuttavia, la precisione dei risultati dipende strettamente dalla qualità della discretizzazione spaziale e temporale: celle più piccole e passi temporali ridotti garantiscono maggiore accuratezza, ma richiedono risorse computazionali elevate. In aerodinamica, in particolare, il corretto trattamento della turbolenza è cruciale, poiché fenomeni vorticosi e separazione del flusso influenzano direttamente le performance di veicoli e velivoli. Le metodologie principali nella modellazione degli effetti della turbolenza sono: RANS, che media le fluttuazioni turbolente; LES, che risolve le strutture turbolente dominanti; e DNS, che risolve tutte le scale turbolente, con costi computazionali molto elevati. I modelli ibridi come DES cercano di unire l’efficienza dei RANS con la maggiore accuratezza dei LES. In questo lavoro, si analizza lo sviluppo del flusso attorno al corpo di Windsor, noto in letteratura come benchmark aerodinamico, attraverso simulazioni DES transitorie, al variare progressivo del passo temporale della simulazione. Il progetto di tesi dimostra che, attraverso modifiche mirate ai cicli iterativi di soluzione adottati in OpenFOAM, è possibile stabilizzare e portare a termine simulazioni accurate con intervalli temporali sempre più ampi.