Progettazione avanzata di turbomacchine con una metodologia integrata di ingegneria inversa, analisi numerica tridimensionale e prototipazione rapida.

Purpose: The aim of this thesis is to develop a method of study and analysis of the performance of turbomachinery. The extrapolated data– coming from applications in the industry - are analyzed retracing the entire route of reverse engineering, from the digitization of geometry and fluid dynamics simulation to the implementation of new solutions through the latest additive manufacturing techniques. Method: the Reverse Engineering techniques have been studied through the use of the latest 3D scanning technology and modeling software. These techniques have been applied to two real industrial cases to analyze the application limits and their applicability. Through this process It was possible to obtain the real geometries and operating data. These data are virtualized by CFD process. The computational analysis applied to real cases allowed to examine the application limits and solutions. Results: The main result of re-engineering method developed - applied to the turbomachinery - is the ability to give the numerical result in terms of reliability for the performance prediction obtained from real data. This process allows to lay the foundation for the study of already installed machines that you want to know or increase the performance. Originality: The methodological approach aimed at Reverse Engineering for Design it was formalized, developed and applied to turbomachinery . The integration of the developed Reverse Engineering techniques and threedimensional fluid dynamics simulation, to study in real applications, aimed at identifying all the boundary conditions was finalized on original test cases for a solid starting point for the improvement of the product.

Scopo: L’obiettivo di questa tesi è quello di sviluppare un metodo di studio ed analisi delle performance delle turbomacchine derivanti da applicazioni industriali analizzando l’intero percorso di progettazione inversa, dalla digitalizzazione della geometria, alla simulazione termofluidodinamica tridimensionale fino alla realizzazione di nuove soluzioni attraverso le più recenti tecniche additive. Metodo: Sono state studiate le tecniche di Reverse Engineering attraverso l’utilizzo della tecnologia di digitalizzazione e di modellazione 3D più recente. Le tecniche sono state poi applicate a due casi reali industriali per analizzarne i limiti applicativi e la loro applicabilità. Attraverso questo processo è stato possibile ottenere geometrie reali e dati di funzionamento per la virtualizzazione del loro funzionamento tramite CFD. L’analisi computazionale applicata a casi reali ha permesso di evidenziarne i limiti applicativi e le soluzioni. Risultati: Il principale risultato ottenuto è la capacita del metodo di reingegnerizzazione sviluppato applicato alle turbomacchine di dare risultati in termini di affidabilità dei risultati numerici per la previsione delle performance di progetto ottenute da dati reali. Tale processo permette di gettare le basi per lo studio di macchine già installate di cui si vuole incrementare la performance. Originalità: L’approccio metodologico finalizzato al Reverse Engineering for Design è stato formalizzato, sviluppato e applicato alle turbomacchine. Lo sviluppo dell’integrazione delle tecniche di Reverse Engineering e di simulazione fluidodinamica tridimensionale, per lo studio in applicazioni reali, finalizzate all’identificazione di tutte le condizioni al contorno per una solida base di partenza per il miglioramento del prodotto è stata finalizzata su casi test originali.