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Autore: F. Floris, G. Ibba

Collana: CA - 61 - Perugia 2006

Note:
Nelle pale di turbina, in presenza di un campo tridimensionale di flussi termici, l’analisi differenziale del bilancio di energia genera equazioni del secondo ordine alle derivate parziali per le quali non è disponibile una soluzione analitica. I programmi commerciali agli elementi finiti sono un metodo di soluzione approssimata molto generale. Richiedono però una specializzazione particolare per la loro corretta applicazione. Il presente lavoro vuole dimostrare che si può realizzare la modellazione dello scambio termico e risolvere l’equazione del calore, se le proprietà fisiche sono indipendenti da T, senza eccessive penalizzazioni. La soluzione analitica può essere trovata ricorrendo al metodo della separazione delle variabili e sovrapposizione degli effetti. Mediante programmi di calcolo per PC o per calcolatrici manuali, si arriva alla soluzione del problema posto ed alla visualizzazione grafica dei risultati. Il lavoro descritto consiste nella simulazione quasi bidimensionale dello scambio termico per conduzione in una pala di turbina che sia esposta a flussi radiativi diversi sulle superfici di contorno ed in parallelo riceva calore anche per convezione. Il contorno della pala è in parte refrigerato. Nella soluzione descritta rientrano le funzioni di Bessel d’ordine ν non intero. Esse consentono di raggiungere una soluzione analitica esatta. La parametrizzazione dei dati di contorno, quali i flussi radiativi e convetti, le proprietà del metallo e le condizioni della refrigerazione, devono condurre alle soluzioni più efficaci per il raffreddamento.