La progettazione dei sanitari non segue solo criteri estetici ma deve sottostare anche a delle rigide normative che ne regolano il buon funzionamento. Tra queste, un sanitario deve garantire una buona ed efficace pulizia delle superfici interne, facendo sì che in fase di scarico l’acqua rimuova adeguatamente la maggior parte dello sporco. Il presente studio è volto ad analizzare possibili forme alternative sia per l’inlet dell’acqua di scarico sia per la tazza stessa, che massimizzino la superficie dell’interno del sanitario bagnata dall’acqua. Le variabili in gioco sono potenzialmente molteplici ed interconnesse tra loro: esplorarne manualmente tutti i possibili valori può essere un lavoro molto lungo e complesso, così come comprenderne gli effetti sull’obiettivo fissato. Per questo motivo si è scelto di utilizzare un software di ottimizzazione che rispondesse a questa esigenza: interfacciandosi con i più disparati software si è infatti in grado di automatizzare il lavoro, analizzare l’influenza di molteplici parametri e di comprendere il legame tra essi e le performance che si vogliono migliorare. Il software scelto è IMPROVEit, che grazie alla sua interfaccia semplice permette di svolgere agevolmente sia la fase di setup che l’elaborazione dei risultati. https://www.youtube.com/watch?v=7KoQHw1VQfk&feature=youtu.be Il software è in grado di modificare internamente la forma di geometrie STL sulla base di parametri fissati dall’utente, lanciare delle simulazioni fluidodinamiche interfacciandosi con il software CFD FLOW-3D® utilizzando le geometrie modificate, estrarre i risultati del software ed elaborarli con opportuni nodi matematici o invocando Excel per ottenere la quantità da ottimizzare. FLOW-3D® è stato scelto per le sue ottime capacità, in termini di velocità e accuratezza, nel calcolo di flussi transitori e a superficie libera. Sono stati scelti tre parametri geometrici da variare, per non complicare eccessivamente il problema: la direzione dell’inlet, la sezione di uscita dell’inlet e la pendenza della parte anteriore del sanitario, giocando con la curvatura qui presente. L’ottimizzazione può essere certamente complicata con più tempo a disposizione. L’obiettivo invece è di massimizzare la superficie bagnata dell’interno del sanitario, calcolata come l’integrale dell’area coperta da liquido durante tutto il tempo di scarico suddivisa per il tempo di scarico stesso. Inoltre, è stato imposto il vincolo che l’acqua non debba fuoriuscire dalla parte superiore del sanitario, nemmeno in piccole quantità, per scartare quelle soluzioni che pur lavando bene la superficie provocano spruzzi indesiderati. La simulazione fluidodinamica è stata impostata inizializzando l’acqua nella vaschetta a monte del sanitario e impostando come condizioni al contorno l’uscita dal tubo di scarico e la pressione atmosferica dell’aria. Così facendo il flusso d’acqua è libero di entrare liberamente e naturalmente all’interno del sanitario. La simulazione è arrestata quando la vaschetta è completamente vuota. IMPROVEit ha il vantaggio di non necessitare di conoscenze nel campo dell’ottimizzazione per essere utilizzato, in quanto è in grado di scegliere autonomamente la strategia migliore per raggiungere l’obiettivo. Richiede soltanto di definire un budget, ovvero il tempo che si vuole dedicare all’ottimizzazione, poiché la strategia scelta è tale da cercare le soluzioni ottimali intorno alla fine di questo periodo. Poiché ogni ciclo di calcolo (variazione delle geometrie, simulazione fluidodinamica ed elaborazione degli output) dura all’incirca 40 minuti, si è scelto un budget di 25 cicli, in modo da avere il risultato in poco più di un giorno. Considerando che ci sono 3 variabili in gioco e che il problema è di natura complessa, si può ritenere un caso piuttosto impegnativo per il software di ottimizzazione. Nonostante ciò, IMPROVEit è stato già in grado di proporre soluzioni che aumentino la superficie del wc bagnata dall’acqua fino al 35%. Inoltre, analizzando il panorama delle soluzioni trovate, si può comprendere meglio l’influenza dei vari fattori. Si nota, infatti, come diametri di uscita più larghi premino poiché permettono una fuoriuscita maggiore di massa nell’unità di tempo, nonostante una strozzatura ridotta comporti velocità maggiori. La direzione dell’inlet che dà i migliori risultati, invece, è quella allineata con il piano orizzontale, mentre la forma del sanitario ha effetti più vari, senza evidenziare una tendenza così netta. … [Read more...]