Dalla Libanomanzia ai Modelli ab-Initio Leonardo Castellano 1/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Libanomanzia Arte Divinatoria Basata sulla Interpretazione dei Fumi dell’Incenso. (Antica Babilonia, 2000-1600 A.C.) Testimonianza dell’Antichità dello Sforzo Umano per la Conoscenza “Fine” delle Tecnologie della Combustione 2/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Vaticinio vs Fumo (per Guerre e Guerrieri; I.L. Finkel, AfO 29-30 ) 3/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Vaticino vs Fumo (per gli Affari Comuni; I.L. Finkel, AfO 29-30 ) 4/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Caso o “Tecnologia” ? Riuscire, con una tabella così, ad indovinare il futuro un numero di volte abbastanza alto da sostenere la credibiltà della “professione” appare difficile I sacerdoti Babilonesi erano geniali astronomi e matematici; perché non accreditarli anche di cognizioni empiriche, magari rozze ma sufficienti, su ciò che noi oggi chiamiamo Fluidodinamica, Scambio Termico, Chimica-Fisica etc….etc….? 5/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Caso o “Tecnologia” ? Conoscenza profonda dei fatti analisi fredda delle forze in gioco un po’ di intelligence un po’ di psicologia ….e con un po’ di tecnologia la divinazione è fatta ! 6/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

….Tecnologie che progredirono nelle carte più segrete di….. Vasai e soffiatori di vetro Forgiatori di spade e armature Maestri della fusione di statue Inventori di miscele incendiarie Maghi Alchimisti Pirotecnici, Produttori di fiaccole e candele ….Fornai e cuochi….. 7/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

…Tecnologie concettualmente simili a quelle espresse in… Grafici, Nomogrammi, Correlazioni Empiriche e Semiempiriche…….. con cui ancora oggi si progettano, si costruiscono e si eserciscono macchine grandi e complesse come i Generatori di Vapore e i sistemi Turbogas per la produzione di Energia Elettrica 8/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Schema di Generatore di Vapore 9/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Macchina Turbogas 10/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

e.g. Regole di Dimensionamento dei Combustori Su “sacri-testi” datati 1990 (e.g. Design of Modern Turbine Combustors, A.M. Mellor ed., Academic Press, London, 1990), per il dimensionamento dei combustori, vengono indicate procedure del tipo:   11/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

1) 2) 3) 4) 12/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

4.1) 4.2) 4.3) etc…etc…. E per le emissioni; (e.g. Bakken L.E., Skogly L., “Parametric Modeling of Exhaust Gas Emissions from Natural Fired Gas Turbines”, J. Engn. Gas Turbines and Power, 118, 553-560, 1996) 13/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Generatori di Vapore dalla “bibbia” Steam. Its Generation and Use, S.C. Stultz & J.B. Kitto (eds.), The Babcock and Wilcox Company, 40th edition, Barberton, Ohio, 1992   14/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Modelli ab-Initio; i.e. basati sulle leggi fondamentali della Fisica e della Chimica espresse in forme matematiche ambientate nell’intero ingombro geometrico del sistema di interesse; uniche variabili indipendenti: le coordinate spaziali e il tempo; che fanno uso delle stime delle proprietà termofisiche, chimicofisiche e meccaniche dei materiali così come determinate utilizzando le tecniche base della Fisica e della Chimica (quanto più possibile) privi di parametri e/o dati di input derivanti da correlazioni sperimentali degli effetti macroscopici di uno o più dei fenomeni di interesse 15/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

La necessità di acquisire: Perché ? La necessità di acquisire: conoscenze di valenza generale; i.e. indipendenti dalle peculiarità costruttive e operative di una data macchina o di una a filiera di macchine; conoscenza di precise relazioni causa-effetto; conoscenze sulla scala spazio-temporale più vicina possibile a quella su cui i fenomeni di interesse iniziano a manifestarsi in modo sensibile ma ancora condizionabile 16/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Data di nascita ? ~Inizio anni ‘70 Quasi contemporaneamente alla pubblicazione e alla diffusione del 1° Rapporto del Club di Roma “I Limiti dello Sviluppo” (Limits to Growth) Contemporaneamente alla diffusione commerciale di computers con prestazioni adeguate a consentire il passaggio dai primi, fragili metodi di soluzione numerica delle equazioni del moto dei fluidi (Equazioni di Navier-Stokes) nei metodi più robusti, flessibili, completamente 3D, che possono essere considerati alla base degli attuali codici di calcolo industriali 17/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

A.A. Amsden, F.H. Harolw (1970), “The SMAC Method: A Numerical Technique for Calculating Incompressible Fluid Flows”, Los Alamos Scientific Laboratory, LA-4370 Hirt C.W., Cook J.L. (1972), “Calculating Three-Dimensional Flows around Structures and over Rough Terrain”, Journal of Computational Physics, 10, pp. 324-340 Patankar S.V., Spalding D.B. (1972), “A Calculation Procedure for Heat and Mass Transfer in Three-Dimensional Parabolic Flows”, International Journal of Heat and Mass Transfer, 15, pp. 1787-1806   18/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

...e dopo quasi un quarto di secolo di lavoro duro ma appassionante; pieno anche di lunghe fasi di delusione e scoramento, ma in ogni momento affascinante…. 19/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Simulazione di un Combustore per Turbogas Campo di Moto e Temperatura (vedere animazione) 20/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Simulazione di un Combustore per Turbogas Campo di Moto e Temperatura (Spicchio) 21/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Confronto del Rilascio di Calore tra due Simulazioni di un Combustore per Turbogas 22/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Confronto della Concentrazione di O2 tra due Simulazioni di un Combustore per Turbogas 23/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

…ma l’avventura non è finita… Sono enormi e utilissimi, progressi, ma oggi viviamo la n-sima fase di “insoddisfazione metodica” Strumenti e metodi di visualizzazione delle fiamme, sempre più raffinati, ci rivelano aspetti che riusciamo anche, almeno in parte, 24/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

a decifrare, descrivere e trasferire nei modelli… a decifrare, descrivere e trasferire nei modelli…..ma i codici di calcolo non sono ancora in grado di restituirci la “Road-Map” esatta lungo la quale si forma la realtà che rileviamo nei sistemi di taglia industriale ….quasi un paradosso: oggi diciamo ai modelli più di quanto i modelli riescano a dire a noi…. 25/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Lo stato dell’arte si può riassumere così…. 26/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

…..risultato deludente ? NO ! 27/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003

Questi modelli hanno dato un grande contributo alla “conoscenza del fuoco” e sono in grado di dire ancora cose importanti Nella scienza non è mai utile esaltarsi; le spinte al meglio sono le stagioni “del nostro scontento” Vie per nuovi e più potenti approcci ab-Initio cominciano timidamente a delinearsi su un orizzonte che oggi appare più vicino alla maturazione delle nuove generazioni di studiosi che al tramonto di noi “anziani” FINE 28/28 La Guerra del Fuoco; 30/10/2003