Dottorato in INGEGNERIA AERONAUTICA E SPAZIALE

Titolo della tesi: CFD-Based Optimization of Baffles for Enhanced Damping in Liquid Sloshing

Il fenomeno dello sloshing nei serbatoi parzialmente riempiti rappresenta un problema complesso e di grande rilevanza ingegneristica, con applicazioni che spaziano dai sistemi di propulsione aerospaziale al trasporto marittimo e su ruota. In questo contesto, la presente tesi ha come obiettivo lo sviluppo e l’applicazione di un approccio numericomesh-based per migliorare l’efficacia delle strategie di mitigazione dello sloshing attraverso l’ottimizzazione dei dispositivi passivi di smorzamento (baffles). Il lavoro combina metodologie di Fluidodinamica Computazionale (CFD) e Dinamica Strutturale Computazionale (CSD), permettendo di analizzare in modo dettagliato l’interazione tra fluido e struttura dei baffles. Dopo una fase di validazione, che include analisi di sensibilità di mesh, studi di convergenza temporale e quantificazione dell’incertezza numerica, il modello viene applicato a diverse configurazioni di baffles, rigidi, flessibili e forati, per valutarne l’efficacia nello smorzamento del moto del liquido. l' innovatività del lavoro riguarda lo sviluppo e l'applicazione di una procedura di interazione fluido-struttura bidirezionale mesh-based ad uno scenario multifase come quello dello sloshing, che in letteratura viene spesso trattato con approcci meshless SPH. Questa analisi consente di comprendere come la deformabilità strutturale possa contribuire all’aumento del fattore di smorzamento e migliorare la dissipazione energetica. Parallelamente, lo studio dei baffles forati evidenzia come la porosità e il pattern dei fori influenzino in modo determinante la risposta del sistema: alcune configurazioni si rivelano particolarmente efficaci nell’aumentare lo smorzamento senza incidere significativamente sul costo computazionale. Infine, dai risultati viene derivato un modello ridotto (ROM) basato sull’analogia del pendolo smorzato, capace di riprodurre in maniera accurata l’evoluzione temporale delle principali grandezze dinamiche del sistema, rendendo possibile una predizione rapida e affidabile del comportamento del fluido. Nel complesso, la ricerca dimostra come un approccio numerico completamente mesh-based possa rappresentare uno strumento potente per l’analisi e l’ottimizzazione dei dispositivi anti-sloshing. I risultati ottenuti offrono nuove prospettive per la progettazione di soluzioni passive efficienti, leggere e facilmente integrabili in applicazioni reali, contribuendo ad ampliare la comprensione dei meccanismi fisici che governano la dissipazione energeica del moto sloshante.