
Client
Vulkan
Category
ANALISI E CALCOLI CAE, ANALISI FLUIDODINAMICA CFD
Tags
ANALISI CFD, SIMULAZIONE FLUIDODINAMICA, SIMULAZIONE BIFASE OLIO-ARIA, LUBRIFICAZIONE CUSCINETTI, CFD TRANSITORIA, SETTORE NAVALE
Asotech ha condotto per il Gruppo VULKAN un’analisi CFD transitoria bifase olio-aria su un cuscinetto a rulli per il settore marino. L’analisi, richiesta per valutare l’efficacia dei due canali di scarico del circuito di lubrificazione, ha evidenziato uno sbilanciamento marcato fra i due scarichi: il canale in favore di rotazione scarica fino al 130% della portata in ingresso, mentre il canale opposto si comporta come un ingresso, risucchiando olio anziché scaricarlo. Un comportamento invisibile in test fisico, reso quantitativo dalla simulazione.

Il Gruppo VULKAN è un'azienda leader nella progettazione e produzione di componenti per la trasmissione e propulsione navale. I suoi giunti elastici, alberi e sistemi di trasmissione equipaggiano riduttori e propulsori in tutto il mondo, dove il cuscinetto a rulli è un componente critico per affidabilità e durata.
Il circuito di lubrificazione di un cuscinetto è dimensionato a partire da una portata nominale di progetto, ma la lubrificazione reale è un fenomeno dinamico. L'olio si distribuisce in modo non uniforme, viene trascinato dal moto rotatorio dei rulli, scambia massa con l'aria e segue percorsi che dipendono dalla geometria del componente e dalle condizioni operative.
Misurare questi fenomeni in test è difficile o impossibile senza alterare il comportamento del sistema. Per questo VULKAN si è rivolta ad Asotech per portare la simulazione fluidodinamica dentro al cuscinetto.
L'obiettivo principale dell'analisi era valutare l'efficacia degli scarichi del circuito di lubrificazione del cuscinetto in un preciso punto di lavoro. Vulkan voleva capire se la geometria simmetrica dei due scarichi corrispondesse a un comportamento dinamico altrettanto simmetrico.
In aggiunta, l'analisi doveva fornire informazioni sulla distribuzione dell'olio all'interno del cuscinetto, sia in regime di esercizio che durante la fase iniziale di riempimento del circuito e di avviamento dei rulli.


Il team Asotech ha impostato una simulazione CFD transitoria bifase aria/olio. Tre scelte modellistiche caratterizzano l'approccio.
La natura transitoria consente di catturare fenomeni dipendenti dal tempo, come il riempimento progressivo del circuito di lubrificazione e l'evoluzione del campo di flusso durante l'avviamento dei rulli. Una simulazione stazionaria non sarebbe in grado di descrivere correttamente queste fasi.
La modellazione bifase aria/olio traccia l'interfaccia fra i due fluidi nel volume del cuscinetto. È necessaria perché il volume non è mai completamente pieno di olio: la rotazione e i percorsi di drenaggio determinano la presenza simultanea delle due fasi in aree diverse del componente.
La gestione del dominio rotante permette di simulare il moto effettivo dei rulli rispetto alla cassa del cuscinetto. Asotech ha sviluppato il modello all'interno della propria pratica di analisi fluidodinamica CFD, che integra modellistica avanzata e mesh control validati su componenti rotanti complessi.
L'analisi CFD ha evidenziato un significativo sbilanciamento tra i due scarichi del circuito di lubrificazione.
Il dato in apparenza paradossale (un canale che scarica più olio di quanto entra nel sistema) si spiega con il comportamento del secondo scarico. Il canale in sfavore di rotazione, in determinati punti di lavoro, non scarica olio: si comporta come un ingresso, risucchiando olio dall'esterno. Il primo canale compensa scaricando una portata superiore a quella nominale.
Senza CFD, questo comportamento sarebbe rimasto invisibile. Le portate misurate ai canali di scarico in test, sommate, possono sembrare coerenti con la portata di ingresso, ma il segno del flusso e la dinamica interna restano nascosti.
L'analisi ha permesso a VULKAN di prendere le dovute contromisure progettuali per migliorare il design del circuito di lubrificazione, intervenendo sulla geometria degli scarichi su base quantitativa.


La lubrificazione di un cuscinetto non è una questione di mera portata nominale. È un fenomeno dinamico che cambia nel tempo, dipende dalla geometria e ha effetti diretti su prestazioni, efficienza e affidabilità del componente.
Con la CFD transitoria bifase, Asotech rende osservabili processi normalmente invisibili: riempimento del circuito, trascinamento di aria, distribuzione dell'olio, ristagni, percorsi preferenziali e comportamento degli scarichi nelle reali condizioni di esercizio. Questo approccio permette di:
Un ufficio tecnico interno valuta l'esternalizzazione di un'analisi di questo tipo quando il problema esce dal perimetro delle simulazioni stazionarie standard, quando il time-to-market non consente cicli di prototipazione lunghi, oppure quando la competenza specifica su CFD bifase con corpi rotanti non è disponibile internamente. La Business Unit CAE di Asotech interviene in questi scenari su commessa, integrando il modello numerico nel processo decisionale del cliente.
Il flusso reale dentro al cuscinetto è una miscela dinamica di olio e aria. La sola portata nominale non descrive cosa accade in esercizio: distribuzione dell'olio, trascinamento d'aria, sbilanciamento degli scarichi, percorsi preferenziali. Una CFD bifase cattura questi fenomeni e li quantifica.
Quando il team interno non ha competenze specifiche su CFD bifase transitoria con corpi rotanti, oppure quando il time-to-market non è compatibile con la curva di apprendimento necessaria. Una società di ingegneria con una pratica CFD consolidata risolve il problema in settimane, con metodologia validata.
Significa che il campo di pressione attorno al cuscinetto, prodotto dalla rotazione, inverte il segno del flusso in uno dei due canali. Il canale progettato come scarico funziona di fatto come ingresso, mentre l'altro compensa scaricando una portata maggiore di quella nominale. Senza CFD, questo comportamento è invisibile dall'esterno.
Propulsione navale, automotive, motorsport, eolico, riduttori industriali, aerospace. Ovunque la dinamica del lubrificante incida su affidabilità, perdite di potenza e durata del componente. Asotech lavora questi temi all'interno della propria pratica di progettazione meccanica integrata e analisi numerica, con riferimenti anche in altre analisi CFD in ambito idrodinamico.
Non serve diventare data scientist. Serve integrare basi di simulazione nel bagaglio del progettista meccanico: capire come impostare un digital twin, interpretare i risultati, lavorare con formati interoperabili come OpenUSD. La physical AI non sostituisce il progettista; lo mette al centro di un flusso più ampio che collega progettazione, validazione e produzione.