Studio fluidodinamico preliminare di velivolo UAV: esecuzione del calcolo e analisi dei risultati

Star-CCM+ offre la possibilità di lavorare in vari modi con le griglie di calcolo, sia importandole da diversi programmi esterni, sia generandole direttamente partendo dalla geometria CAD. Riguardo alle griglie importate, permette di verificarle secondo i suoi parametri, ed eventualmente di modificarle, sia in modo automatico che manualmente dall’utente.

Generando la griglia direttamente con Star-CCM+ ci sono varie strade che si possono seguire e diversi strumenti da utilizzare, si parte però, sempre da una mesh superficiale (anche questa si può importare) formata da triangoli (importando una superficie il programma genera comunque una mesh superficiale grossolana che va sempre rivista) realizzabile attraverso il comando di Surface Remesh che, attraverso vari parametri, migliora la qualità del reticolo e la ottimizza per i successivi modelli di volume; eventualmente è coadiuvato dal Surface Rewrapper, un potente strumento da utilizzare nel caso la geometria CAD sia affetta da svariati problemi, come: intersezione o compenetrazione di parti, parti mancanti, fori da chiudere, superfici doppie, semplificazione di superfici tropo complesse o con troppi particolari,..etc.

La mesh superficiale è di notevole importanza e il software offre molte possibilità di personalizzarla. Una volta che si ha una buona mesh di superficie è possibile avviare la creazione della griglia di volume; anche qui Star-CCM+ offre una vasta gamma di possibilità con tre modelli di mesh: tetraedrica, poliedrica e trimmata:

- Tetraedrica: è il modello basato sulla mesh di volume non strutturata e garantisce un efficiente modo per riprodurre anche geometrie complesse con un “consumo” di memoria ridotto; è legata alla buona qualità della mesh superficiale.

- Poliedrica: le celle sono formate dall’unione di più tetraedri e presentano in media 14 facce, garantendo una buona accuratezza della soluzione anche in geometrie complesse; il “consumo” di memoria in questo caso è sensibilmente maggiore ma è compensato dal numero di celle inferiore rispetto alla tetraedrica di partenza; è inoltre meno sensibile rispetto alla mesh di superficie.

- Trimmata: più adatta alle geometrie semplici, combina un alto numero di attributi positivi in un unico schema: predominanza di celle esaedriche, buona finitura nelle zone di curvatura, indipendenza dalla qualità della mesh di superficie e possibilità di essere allineata ad un sistema di riferimento a piacimento.

Tutte le famiglie di mesh sono corredate da una lunga serie di opzioni e parametri che ne permettono la migliore adattabilità possibile. Inoltre, alle mesh di volume viste sono associabili altre due opzioni particolarmente interessanti: Extruder Mesh e Prism Layer Mesh. La prima crea un volume addizionale, perpendicolare alle superfici specificate, estrudendo le celle che finiscono su quelle facce; usato per ingressi e uscite di condotti, o applicazioni simili. Il Prism Layer Mesh crea, invece, uno strato di celle estruso, secondo opportuni parametri, per catturare meglio gli effetti di viscosità e scambio di calore nei pressi di pareti solide. Una volta creata o importata la mesh, bisogna controllarne la qualità ed il programma provvede anche a questo con un opportuno tool di diagnostica che controlla diversi parametri delle mesh sia superficiali che di volume, parametri come: celle non chiuse, non valide o con area zero, l’angolo di skewness, nonché la qualità delle facce e delle celle; questi ultimi due in particolare descrivono la bontà della mesh.