Progettazione fluidodinamica e realizzazione di destratificatori per applicazioni industriali e prime valutazioni per sistemi a pala flessibile

Large industrial environments ventilation plays a fundamental role in removing air stratification. It promotes a continuous mixing and homogenization of building internal temperature so to reduce heat losses towards the outside and energy consumption of the building itself. From this point of view, the study of new ventilation systems and increasing efficiency of existing ones is an issue of great importance. The research presented in this thesis is aimed at the fluid dynamics design of two categories of destratifiers, widely used in this field: on one side the HVLS fans and on the other the axial ducted fans. The entire production process was followed for both products, from design to realization and marketing of the product. For what concern to the HVLS fan, a new highly efficient extruded aluminium blade was developed with the aim of reducing electricity consumption and improving the flow of air from the impeller. The design process involved the use of a BEM code for propeller; than an experimental verification of the prototype was made in order to characterize the performance of the product. For the axial fan, the design was concentrated on the propeller duct, characterized by an aerodynamic profile, to guarantee a greater flow rate going through the impeller and a greater output speed. Beyond that, the research focused on the study of flexible and deformable wings as a possible application for HVLS fans. These wings, indeed, have the advantage of being extremely light and of having an important aesthetic impact that could be required in some environments such as shopping centers, gyms, libraries or other buildings open to the public. The study therefore aims to characterize these wings from an aerodynamic point of view by wind tunnel tests, in order to understand their operation and performance. The experimental results obtained will be used to evaluate their applicability to destratifiers.

La ventilazione di grandi ambienti industriali riveste un ruolo fondamentale nell'eliminare la stratificazione dell'aria, promuovendo un rimescolamento continuo e un'omogeneizzazione della temperatura interna dell'edificio e riducendo le perdite di calore verso l'esterno e i consumi energetici dell'edificio. In quest'ottica lo studio di nuovi sistemi per la ventilazione e l'efficientamento di quelli esistenti assume grande importanza. La ricerca presentata in questa tesi è volta alla progettazione fluidodinamica di due categorie di destratificatori largamente utilizzati in questo campo: gli HVLS fan e i ventilatori assiali intubati. Per entrambi i prodotti è stato seguito l'intero processo produttivo, dalla progettazione alla realizzazione e commercializzazione del prodotto. Nel primo caso è stata sviluppata una nuova pala in estruso di alluminio ad alta efficienza con l'obiettivo di ridurre i consumi elettrici e migliorare l'efflusso di aria dalla girante, utilizzando un codice della BEM per elica spingente per la progettazione e una verifica sperimentale del prototipo. Per quanto riguarda il ventilatore assiale, la progettazione si è concentrata sul convogliatore, con profilo aerodinamico, per garantire una maggiore portata elaborata dalla girante e una maggiore velocità in uscita. Oltre ciò, la ricerca si è concentrata sullo studio di ali flessibili e deformabili come possibile applicazione per gli HVLS fan. Queste ali, infatti, hanno il vantaggio di essere estremamente leggere e di avere un importante impatto estetico che potrebbe essere richiesto in alcuni ambienti come centri commerciali, palestre, biblioteche o altri edifici aperti al pubblico. Lo studio quindi, ha lo scopo di caratterizzare queste ali da un punto di vista aerodinamico mediante test in galleria del vento, al fine di comprenderne il funzionamento e le prestazioni. I risultati sperimentali ottenuti saranno utilizzati per valutarne l'applicabilità ai destratificatori.