Pompa centrifuga
Raffreddamento Motore MOTOGP
PROBLEMA
Una rinomata casa motociclistica ci ha richiesto di studiare la pompa del circuito di raffreddamento del motore di una MOTOGP, per migliorarne le prestazioni.
La moto presentava delle problematiche di surriscaldamento che ne mettevano a rischio l’affidabilità: in un paio di occasioni il pilota non aveva potuto concludere la gara per il cedimento del motore, a causa delle troppo elevate sollecitazioni termiche. Inoltre la pompa, in condizioni operative ad elevato numero di giri, era soggetta a cavitazione.
Il principale indiziato era il sistema di raffreddamento: evidentemente la portata reale non era in grado di asportare una sufficiente quantità di calore dal motore. Il dimensionamento della pompa centrifuga, tuttavia, sembrava adeguato a compensare le perdite di carico alle portate operative. Abbiamo eseguito alcune simulazioni fluidodinamiche della pompa nelle corrette condizioni di installazione, per comprendere la causa del problema.
SOLUZIONE
Con l’ausilio di mirate analisi CFD, basate su modelli validati, siamo intervenuti chirurgicamente sulla pompa esistente, apportando il minimo numero di modifiche necessarie per garantire una sufficiente portata di raffreddamento e una riduzione delle vibrazioni trasmesse a telaio. L’incremento conseguente della durata del motore ha reso la moto più affidabile, consentendo al pilota di portare a termine i successivi gran premi senza problemi.
La curva caratteristica della pompa centrifuga a velocità di rotazione massima, 9000 RPM, è stata ricavata simulando 6 differenti condizioni stazionarie ed è stata confrontata con la curva resistente del circuito di raffreddamento.
La simulazione CFD nel punto operativo prevedeva, in alcune zone limitate dell’aspirazione, valori di pressione ben al di sotto della pressione di cavitazione.
La presenza di una curva a 90° prima dell’aspirazione era il motivo principale della depressione: non era però possibile modificare la geometria del condotto di aspirazione, in quanto questa modifica si sarebbe ripercossa su tutto il design del motore e della trasmissione.
Siamo pertanto dovuti intervenire sul design della girante e del condotto d’aspirazione, al fine di minimizzare le aree soggette a cavitazione.
RISULTATI
A valle delle modifiche abbiamo ottenuto un incremento della portata di raffreddamento e una riduzione delle vibrazioni trasmesse a telaio, segno che il problema della cavitazione era stato risolto. I risultati sono stati confermati sia dalle simulazioni CFD della pompa centrifuga che dalle prove in pista.
L’incremento conseguente della durata del motore ha reso la moto più affidabile, consentendo al pilota di portare a termine i successivi gran premi senza problemi.
