Implementazione di Pycycle e di un sistema di generazione di mesh ibrida in CEASIOMPY

Abstract

Questa tesi di laurea magistrale si concentra sul miglioramento del software CEASIOMpy attraverso l’integrazione di funzionalità avanzate per la modellazione dei motori e la generazione di mesh, con particolare attenzione alla generazione di mesh ibride per simulazioni RANS. Il lavoro ha previsto l’implementazione del modulo PyCycle, che consente il calcolo delle condizioni al contorno termodinamiche all’uscita del motore, e lo sviluppo di un workflow automatico per la generazione di mesh ibride basato sull’utilizzo combinato di Gmsh, Pentagrow e TetGen.

L’introduzione delle mesh ibride permette la risoluzione dello strato limite e l’esecuzione di simulazioni viscose all’interno di CEASIOMpy, rappresentando un significativo miglioramento rispetto all’approccio precedente basato su simulazioni Euleriane. È stato inoltre implementato un template dedicato per configurazioni RANS, che consente la creazione automatica dei file di simulazione CFD, includendo il calcolo di parametri chiave come il numero di Reynolds.

La metodologia sviluppata è stata validata attraverso diversi casi di studio CFD di complessità crescente, mostrando una buona concordanza con i risultati esistenti e mettendo in evidenza la capacità del nuovo workflow di catturare gli effetti viscosi e i fenomeni legati allo strato limite. Particolare attenzione è stata posta alla robustezza e all’automazione del processo di generazione della mesh, rendendolo adatto all’integrazione in ambienti di progettazione multidisciplinare.

I risultati confermano che l’implementazione combinata di PyCycle e della generazione di mesh ibride estende significativamente le capacità di CEASIOMpy, consentendo analisi aerodinamiche più accurate e complete. Sviluppi futuri saranno orientati al miglioramento della qualità della mesh per geometrie complesse, all’estensione delle capacità di modellazione dei motori e a un’ulteriore automazione del workflow di simulazione.

This master’s thesis focuses on the enhancement of the CEASIOMpy software through the integration of advanced capabilities for both engine modeling and mesh generation, with particular emphasis on hybrid mesh generation for RANS simulations. The work involved the implementation of the PyCycle module, enabling the computation of thermodynamic boundary conditions at the engine outlet, and the development of an automated hybrid meshing workflow based on the combined use of Gmsh, Pentagrow, and TetGen.

The introduction of hybrid meshes allows the resolution of the boundary layer and the application of viscous simulations within CEASIOMpy, representing a significant improvement over the previous Euler-based approach. A dedicated RANS configuration template was also implemented, enabling automated setup of CFD simulations, including the calculation of key parameters such as the Reynolds number.

The developed methodology was validated through several CFD test cases of increasing complexity, demonstrating good agreement with existing results and highlighting the capability of the new workflow to capture viscous effects and boundary layer phenomena. Particular attention was given to the robustness and automation of the meshing process, making it suitable for integration into multidisciplinary design environments.

The results confirm that the combined implementation of PyCycle and hybrid mesh generation significantly extends the capabilities of CEASIOMpy, allowing more accurate and comprehensive aerodynamic analyses. Future developments will focus on improving mesh quality for complex geometries, extending engine modeling capabilities, and further automating the simulation workflow.