L'aspirazione a valvola rotante: qualche idea sull'area media.

[Ferrando95]

Ciao a tutti ragazzi, ogni tanto mi faccio di nuovo sentire! Sono molto vicino alla laurea magistrale in ingegneria meccanica ma non mi dimentico delle amate vespette.

Oggi volevo proporvi una mia analisi del sistema di aspirazione a valvola rotante: ciò che dirò sarà probabilmente noto a molti ma mi andava di formalizzare e verificare alcuni aspetti.

Questa volta al modello fisico-matematico anticipo un paragrafo in cui vorrei dare due idee “a braccio”.

 

1. QUALCHE CENNO AL PROBLEMA

Spesso mi sono chiesto: qual è la forma migliore da dare alla valvola? Conviene allungarla e mantenerla stretta oppure il contrario? Meglio che sia tondeggiante o che sia bella squadrata?

La risposta, conosciuta dai motoristi anche per quanto riguarda i 4tempi, è la seguente:

 

 

“I motori che vanno forte hanno aree grandi e fasature strette”

 

 

 

Nei 4 tempi ciò si identifica nella ricerca delle valvole più grosse possibili, con alzate elevate e rampe di salita e discesa repentine.

Seguendo questo ragionamento e data la geometria della valvola, l’area più grossa possibile si ottiene con una valvola perfettamente rettangolare; conviene inoltre allargarla prima di allungarla, poiché allargandola si aumenta l’area di passaggio del flusso senza andare a toccare le fasi. Sappiamo tutti quanto siamo vincolati a livello di area con la nostra valvola e soprattutto con carburatori grandi ogni mm^2 recuperato è un toccasana, ma ad esempio con un 21 o con un 24 la direzione non è per forza quella dell'allargamento a ogni costo ed è per queste casistiche che mi sono lanciato nei calcoli 😋

Ciò a cui vorrei dare risposta è: perché questa legge funziona? Non mi inoltrerò in nozioni di carattere fluidodinamico: ciò che mostro è dovuto solo ed unicamente a risultati geometrici! Meglio affrontare un problema alla volta!

 

2. IL MODELLO MATEMATICO

Prima di tutto vi dico che spero di non aver fatto errori grossolani, ma i risultati ottenuti mi danno una certa sicurezza.

Ho ipotizzato di lavorare con una luce rettangolare a larghezza b costante (anche se il ragionamento può essere esteso a qualunque forma) e con un condotto come quello nella prima figura. Avere un condotto il cui “asse” (in rosso) è perpendicolare alla corda della valvola e passante per l’asse di rotazione dell’albero, facilita molto i calcoli: è possibile prendere come area massima di riferimento proprio l’area data dal prodotto fra la larghezza della valvola b e la sua corda h. Nella realtà delle vespe tale situazione non credo si verifichi (e sicuramente non si verifica se si vanno a fare lavorazioni particolari) ma il modello permette di evidenziare alcune cose importanti senza perdere di generalità.

L’obiettivo è trovare come varia l’area dell’aspirazione durante la fase di aspirazione: in un primo momento essa cresce sempre di più fino a raggiungere un massimo, in cui l’albero non ostruisce l’aspirazione, per poi decrescere e ritornare a zero.

La prima figura che allego rappresenta appunto il modello che ho analizzato. Si ha:

 

 

r = raggio albero = raggio a cui si trova la valvola prendendo come riferimento l’asse di rotazione dell’albero;

α = angolo che viene occupato dalla valvola;

a = arco di circonferenza della valvola;

h = corda della circonferenza relativa all’arco a = corda della valvola (è la classica misura che si fa quando si prendono le dimensioni della valvola);

b = larghezza valvola

Nella seconda figura (non guardate le scritte ma solo il disegno) si ha invece un ingrandimento della zona della valvola, dove si ha:

 

 

θ = angolo di rotazione dell’albero. In questo caso l’angolo θ vale zero quando l’albero sta per aprire la valvola, mentre θ è uguale alla fasatura di aspirazione quando l’albero chiude la valvola;

β = α/2- θ = angolo “di comodo” che ho definito per arrivare in fondo alla trattazione matematica;

d = visibile in rosso, è l'arco della porzione di valvola scoperta dall’albero (quando l’albero scopre completamente la valvola d=h);

h* = questa lunghezza identifica l’area di passaggio del fluido quando l’albero sta scoprendo la valvola… si può dire che è pari a d proiettato sulla sezione del condotto! Quando la valvola è completamente aperta si ha h*=h=d.

 

 

L’area effettiva A della valvola sarà quindi data dal prodotto tra b e h* (base per altezza, è un rettangolo), dove il parametro h* è funzione dell’angolo θ e ha la seguente formulazione:

Dove il segno –, nella fase di crescita dell’area, va messo per 0 < θ < α/2, mentre il segno + va messo per α/2 < θ < α. Per α < θ < (fase aspirazione- α) si ha l’area massima ovvero h*=h, mentre nella fase di decrescita dell’area la situazione è speculare alla fase di crescita. Sicuramente esistono delle formulazioni più sensate e durante i miei conti su Excel mi era venuta l'idea per semplificare, ma ormai ero al 90% del lavoro 😂

Conoscendo h* ed essendo b costante, si calcola con facilità l’area effettiva in funzione di θ. Si può quindi valutare l’area media attraverso il teorema della media integrale; chiamando F la fasatura di aspirazione:

 

Il concetto di area media è quello più importante di tutto questo spiegone.

 

Ci tengo a mostrare anche una terza formula, che esprime l’angolo α occupato dalla valvola in funzione della sua altezza (o corda) h e del raggio r:

Da questa formula si nota una cosa ovvia e una cosa assolutamente non banale, secondo me. La cosa ovvia è che aumentando la corda della valvola aumenta l’angolo occupato da essa: una valvola alta 35mm occupa una fetta maggiore di angolo rispetto a una valvola alta 30mm. La cosa non banale è che se si andasse ad alesare e ricostruire la valvola a un raggio maggiore rispetto ai classici 43,5 [mm], l’angolo alpha diminuirebbe, con relativo piccolo vantaggio sull’area media… tale aspetto viene approfondito nel seguente capitolo.

 

3. GRAFICI ESPLICATIVI

Utilizzando la formula proposta, ho potuto costruire i seguenti grafici. 

      Nel primo grafico ho impostato un raggio r=43,5 [mm] (ovvero un diametro di 87 [mm], misura che sarà più famigliare) e una fase di aspirazione di 200°, andando a variare la larghezza della valvola e mantenendo area massima inalterata. Metto giù due numeri per essere più chiaro; l’area scelta è pari a circa 357 [mm^2], che non è scelto con un preciso criterio, mentre le 3 configurazioni sono (ricordo che b è la larghezza e h è la corda; i numeri successivi sono approssimati per rendere più chiara la lettura):

1)     h = 29,8 [mm]; b = 12 [mm] (linea azzurra)

2)     h = 26,9 [mm]; b = 13,3[mm] (linea arancione)

3)     h = 24    [mm]; b = 14,9 [mm] (linea grigia)

4)     h =22,5 [mm]; b = 15,9 [mm] (linea gialla)

 

La configurazione 4 non credo nemmeno sia fattibile con valvola originale, ma era tanto per mettere un dato in più.

 

 

La fase di crescita dell’area è esattamente speculare alla fase di decrescita; hanno entrambe un andamento un po’ traballante! La formula che esprime l’area efficace ha al suo interno un bel po’ di non-linearità date da seni e tangenti che danno questa forma “seghettata”: si può assumere comunque, con errore trascurabile, che l’andamento di crescita e decrescita sia lineare.

Da questo primo grafico si nota che se si aumenta la larghezza, visto che ragioniamo a parità di area, diminuisce la lunghezza e quindi l’area massima si raggiunge in modo più rapido, oltre a mantenersi per un maggiore angolo della fase di aspirazione. Se si va a calcolare l’area media si ottiene questo secondo grafico:

 

 

Qua si vede il vero vantaggio geometrico dato dalla valvola più larga! Si ha un aumento dell’area media! Ci tengo a ricordare come la formula della portata sia:

Ovvero la portata massica è data dal prodotto fra la densità ρ, la velocità del flusso v e l’area di passaggio A: se in media l’area è più grande, vuol dire che con la stessa fase e la stessa area massima può passare una maggiore portata! Non sono un esperto del concetto di time-area, ma credo sia intimamente collegato con tutto questo. Nel concetto di area media e di portata si trova la risposta alla frase "..." del paragrafo 1: in soldoni non serve andare ad incasinarsi con fasi esagerate se si riesce a far passare più roba in meno tempo; è un discorso enormemente semplificato poichè, come già detto, si sta discutendo puramente a livello geometrico tralasciando tutta la fluidodinamica.

Per quanto riguarda il valore di α di cui parlavo alla fine del paragrafo 2, per i miei calcoli ho ipotizzato di mantenere larghezza, lunghezza e area della valvola costanti, immaginando però di asportarla e ricostruirla ad un raggio più elevato. Se aumentando il raggio si mantiene h costante, l’angolo occupato dalla valvola diminuisce favorendo l’area media: questa tendenza è mostrata in questo terzo grafico.

 

 

Come si può vedere in questo caso gli aumenti di area media sono molto molto più risicati di prima e potrebbe sembrare solo un risultato utile a livello accademico ma chissà… magari qualcuno nelle gare ci aveva già pensato! E poi a pelo a pelo si costruisce il pennello! Indicativamente, passando da spalla 87 a spalla 90, con le ipotesi fatte a monte, l'area media aumenta di circa l'1%.

 

 

Come già detto nei precedenti "articoli", se avete dubbi o qualunque cosa ditemelo senza timore. Purtroppo seguo sempre poco e son pieno di cose da fare, ma cercherò di tenermi presente, sperando che a qualcuno interessi tutto questo discorso😂

 

 

Edited April 2, 2019 by Ferrando95

[Ponzio Pelato]

Grazie Ferrando, un post come il tuo andrebbe messo in rilevo e bisognerebbe impedire ai bifolchi come me di rispondere... 

Ho dato una lettura veloce e dato quello che asserisci ha quindi molto senso una valvola come quella dei carter del T5 originali Piaggio... fascia larga, area che basterebbe per un 30 (ma il carburatore è un 24) e albero con poca fase...

Vuoi vedere che anche in piaggio sapevano il fatto loro?

[solovalvola]

Bravo ferra! 

Dietro tutta la tua spiegazione (ottima) c'è il concetto di time-area, specifico dei motori a 2t... Se uno fosse pratico di integrali matematici , si potrebbe tirare fuori qualche bel grafico...magari partendo da un portmap!

 Ciao!

[P.Paolo]

6 ore fa, Ferrando95 dice:

Ciao a tutti ragazzi, ogni tanto mi faccio di nuovo sentire! Sono molto vicino alla laurea magistrale in ingegneria meccanica ma non mi dimentico delle amate vespette.

Oggi volevo proporvi una mia analisi del sistema di aspirazione a valvola rotante: ciò che dirò sarà probabilmente noto a molti ma mi andava di formalizzare e verificare alcuni aspetti.

Questa volta al modello fisico-matematico anticipo un paragrafo in cui vorrei dare due idee “a braccio”.

 

1. QUALCHE CENNO AL PROBLEMA

Spesso mi sono chiesto: qual è la forma migliore da dare alla valvola? Conviene allungarla e mantenerla stretta oppure il contrario? Meglio che sia tondeggiante o che sia bella squadrata?

La risposta, conosciuta dai motoristi anche per quanto riguarda i 4tempi, è la seguente:

 

 

“I motori che vanno forte hanno aree grandi e fasature strette”

 

 

 

Nei 4 tempi ciò si identifica nella ricerca delle valvole più grosse possibili, con alzate elevate e rampe di salita e discesa repentine.

Seguendo questo ragionamento e data la geometria della valvola, l’area più grossa possibile si ottiene con una valvola perfettamente rettangolare; conviene inoltre allargarla prima di allungarla, poiché allargandola si aumenta l’area di passaggio del flusso senza andare a toccare le fasi. Sappiamo tutti quanto siamo vincolati a livello di area con la nostra valvola e soprattutto con carburatori grandi ogni mm^2 recuperato è un toccasana, ma ad esempio con un 21 o con un 24 la direzione non è per forza quella dell'allargamento a ogni costo ed è per queste casistiche che mi sono lanciato nei calcoli 😋

Ciò a cui vorrei dare risposta è: perché questa legge funziona? Non mi inoltrerò in nozioni di carattere fluidodinamico: ciò che mostro è dovuto solo ed unicamente a risultati geometrici! Meglio affrontare un problema alla volta!

 

2. IL MODELLO MATEMATICO

Prima di tutto vi dico che spero di non aver fatto errori grossolani, ma i risultati ottenuti mi danno una certa sicurezza.

Ho ipotizzato di lavorare con una luce rettangolare a larghezza b costante (anche se il ragionamento può essere esteso a qualunque forma) e con un condotto come quello nella prima figura. Avere un condotto il cui “asse” (in rosso) è perpendicolare alla corda della valvola e passante per l’asse di rotazione dell’albero, facilita molto i calcoli: è possibile prendere come area massima di riferimento proprio l’area data dal prodotto fra la larghezza della valvola b e la sua corda h. Nella realtà delle vespe tale situazione non credo si verifichi (e sicuramente non si verifica se si vanno a fare lavorazioni particolari) ma il modello permette di evidenziare alcune cose importanti senza perdere di generalità.

L’obiettivo è trovare come varia l’area dell’aspirazione durante la fase di aspirazione: in un primo momento essa cresce sempre di più fino a raggiungere un massimo, in cui l’albero non ostruisce l’aspirazione, per poi decrescere e ritornare a zero.

La prima figura che allego rappresenta appunto il modello che ho analizzato. Si ha:

 

 

r = raggio albero = raggio a cui si trova la valvola prendendo come riferimento l’asse di rotazione dell’albero;

α = angolo che viene occupato dalla valvola;

a = arco di circonferenza della valvola;

h = corda della circonferenza relativa all’arco a = corda della valvola (è la classica misura che si fa quando si prendono le dimensioni della valvola);

b = larghezza valvola

Nella seconda figura (non guardate le scritte ma solo il disegno) si ha invece un ingrandimento della zona della valvola, dove si ha:

 

 

θ = angolo di rotazione dell’albero. In questo caso l’angolo θ vale zero quando l’albero sta per aprire la valvola, mentre θ è uguale alla fasatura di aspirazione quando l’albero chiude la valvola;

β = α/2- θ = angolo “di comodo” che ho definito per arrivare in fondo alla trattazione matematica;

d = visibile in rosso, è l'arco della porzione di valvola scoperta dall’albero (quando l’albero scopre completamente la valvola d=h);

h* = questa lunghezza identifica l’area di passaggio del fluido quando l’albero sta scoprendo la valvola… si può dire che è pari a d proiettato sulla sezione del condotto! Quando la valvola è completamente aperta si ha h*=h=d.

 

 

L’area effettiva A della valvola sarà quindi data dal prodotto tra b e h* (base per altezza, è un rettangolo), dove il parametro h* è funzione dell’angolo θ e ha la seguente formulazione:

Dove il segno –, nella fase di crescita dell’area, va messo per 0 < θ < α/2, mentre il segno + va messo per α/2 < θ < α. Per α < θ < (fase aspirazione- α) si ha l’area massima ovvero h*=h, mentre nella fase di decrescita dell’area la situazione è speculare alla fase di crescita. Sicuramente esistono delle formulazioni più sensate e durante i miei conti su Excel mi era venuta l'idea per semplificare, ma ormai ero al 90% del lavoro 😂

Conoscendo h* ed essendo b costante, si calcola con facilità l’area effettiva in funzione di θ. Si può quindi valutare l’area media attraverso il teorema della media integrale; chiamando F la fasatura di aspirazione:

 

Il concetto di area media è quello più importante di tutto questo spiegone.

 

Ci tengo a mostrare anche una terza formula, che esprime l’angolo α occupato dalla valvola in funzione della sua altezza (o corda) h e del raggio r:

Da questa formula si nota una cosa ovvia e una cosa assolutamente non banale, secondo me. La cosa ovvia è che aumentando la corda della valvola aumenta l’angolo occupato da essa: una valvola alta 35mm occupa una fetta maggiore di angolo rispetto a una valvola alta 30mm. La cosa non banale è che se si andasse ad alesare e ricostruire la valvola a un raggio maggiore rispetto ai classici 43,5 [mm], l’angolo alpha diminuirebbe, con relativo piccolo vantaggio sull’area media… tale aspetto viene approfondito nel seguente capitolo.

 

3. GRAFICI ESPLICATIVI

Utilizzando la formula proposta, ho potuto costruire i seguenti grafici. 

      Nel primo grafico ho impostato un raggio r=43,5 [mm] (ovvero un diametro di 87 [mm], misura che sarà più famigliare) e una fase di aspirazione di 200°, andando a variare la larghezza della valvola e mantenendo area massima inalterata. Metto giù due numeri per essere più chiaro; l’area scelta è pari a circa 357 [mm^2], che non è scelto con un preciso criterio, mentre le 3 configurazioni sono (ricordo che b è la larghezza e h è la corda; i numeri successivi sono approssimati per rendere più chiara la lettura):

1)     h = 29,8 [mm]; b = 12 [mm] (linea azzurra)

2)     h = 26,9 [mm]; b = 13,3[mm] (linea arancione)

3)     h = 24    [mm]; b = 14,9 [mm] (linea grigia)

4)     h =22,5 [mm]; b = 15,9 [mm] (linea gialla)

 

La configurazione 4 non credo nemmeno sia fattibile con valvola originale, ma era tanto per mettere un dato in più.

 

 

La fase di crescita dell’area è esattamente speculare alla fase di decrescita; hanno entrambe un andamento un po’ traballante! La formula che esprime l’area efficace ha al suo interno un bel po’ di non-linearità date da seni e tangenti che danno questa forma “seghettata”: si può assumere comunque, con errore trascurabile, che l’andamento di crescita e decrescita sia lineare.

Da questo primo grafico si nota che se si aumenta la larghezza, visto che ragioniamo a parità di area, diminuisce la lunghezza e quindi l’area massima si raggiunge in modo più rapido, oltre a mantenersi per un maggiore angolo della fase di aspirazione. Se si va a calcolare l’area media si ottiene questo secondo grafico:

 

 

Qua si vede il vero vantaggio geometrico dato dalla valvola più larga! Si ha un aumento dell’area media! Ci tengo a ricordare come la formula della portata sia:

Ovvero la portata massica è data dal prodotto fra la densità ρ, la velocità del flusso v e l’area di passaggio A: se in media l’area è più grande, vuol dire che con la stessa fase e la stessa area massima può passare una maggiore portata! Non sono un esperto del concetto di time-area, ma credo sia intimamente collegato con tutto questo. Nel concetto di area media e di portata si trova la risposta alla frase "..." del paragrafo 1: in soldoni non serve andare ad incasinarsi con fasi esagerate se si riesce a far passare più roba in meno tempo; è un discorso enormemente semplificato poichè, come già detto, si sta discutendo puramente a livello geometrico tralasciando tutta la fluidodinamica.

Per quanto riguarda il valore di α di cui parlavo alla fine del paragrafo 2, per i miei calcoli ho ipotizzato di mantenere larghezza, lunghezza e area della valvola costanti, immaginando però di asportarla e ricostruirla ad un raggio più elevato. Se aumentando il raggio si mantiene h costante, l’angolo occupato dalla valvola diminuisce favorendo l’area media: questa tendenza è mostrata in questo terzo grafico.

 

 

Come si può vedere in questo caso gli aumenti di area media sono molto molto più risicati di prima e potrebbe sembrare solo un risultato utile a livello accademico ma chissà… magari qualcuno nelle gare ci aveva già pensato! E poi a pelo a pelo si costruisce il pennello! Indicativamente, passando da spalla 87 a spalla 90, con le ipotesi fatte a monte, l'area media aumenta di circa l'1%.

 

 

Come già detto nei precedenti "articoli", se avete dubbi o qualunque cosa ditemelo senza timore. Purtroppo seguo sempre poco e son pieno di cose da fare, ma cercherò di tenermi presente, sperando che a qualcuno interessi tutto questo discorso😂

 

 

ciao,

non ho capito nulla,

tuttavia sono contento che al giorno d'oggi ci sono giovani come te che credono ancora in un mondo materiale "nel senso meccanico"

Bravo !

 

 

[Ferrando95]

Ciao a tutti, grazie per l'interessamento.

@pulun non essere esagerato ahahah sono un bifolco anche io, e mi piace tirare su discussioni 😂 comunque non ho presente come sia l'aspirazione del T5, ma probabilmente non erano proprio scemi in Piaggio se hanno seguito questa linea!
@solovalvola in parole povere questo TA cosa caspita è? Perchè se si tratta di integrare non è un problema: anche per trovare l'area media ho dovuto integrare numericamente (cosa piuttosto banale tra le altre cose) quindi diciamo che si può integrare qualsiasi funzione 😂
@Paolo Paletti cavolo peccato che tu non abbia capito! Diciamo che tutto si può condensare in: meglio prima allargare e poi allungare. Tutto il resto è spiegazione del perchè!

 

Edited April 3, 2019 by Ferrando95

[McKenzie]

La trattazione è molto molto interessante e conoscendo un po' di geometria e matematica si capisce molto bene, anche con la spiegazione a parole a dire il vero.

 

Il risultato è interessante e si vede che l'esperienza diretta del cercare area in larghezza e casomai montare alberi con tenuta più larga appositamente è la cosa giusta da fare.

 

Come vedi non vai molto a fondo sul cosa succede aumentando invece l'altezza o la fase ed il tutto è strettamente legato.

 

Insomma quello che volevo dire è che la trattazione in fin dei conti fa vedere un risultato coerente col pensiero di molti, ma non dimostra in maniera evidente il fatto che fare altro è controproducente.

 

Per il time/area hai trattato al meglio l'area... Il tempo è dato dalla fase e dal numero di giri e si possono notare molte cose da questo. Un po' le rampe repentine delle camme 4t sono date dal taglio sull'albero, la portata è influenzata anche un pochino dalla spalla dell'albero stessa che con la valvola aperta se è molto vicina e poco scavata porta via un po' di passaggio, anche se non influisce troppo.

 

Hai un po' di spunti su cui ragionare, tra cui quello appunto dei tempi facendo vedere quanto sono piccoli ad alto numero di giri, dovrebbe essere il motivo per cui fase molto ampia lavora meglio in alto, ma rifiuta in basso... 

 

Cmq poi si finisce sulla fluidodinamica con pulsazioni di pressione e velocità 

[solovalvola]

3 ore fa, Ferrando95 dice:

@solovalvola in parole povere questo TA cosa caspita è? Perchè se si tratta di integrare non è un problema: anche per trovare l'area media ho dovuto integrare numericamente (cosa piuttosto banale tra le altre cose) quindi diciamo che si può integrare qualsiasi funzione 😂

 

ciao Ferra....

il TA definisce per quanto tempo (fase convertita in tempo in base al regime di rotazione) una certa area rimane aperta (necessita'  di integrare l'area)

In pratica da li si capisce perche'  la cubatura ottimale di un cilindro 2t e'  125cc , definita da alesaggio 54 e corsa 54,5.  Tutte le altre misure/varianti comportano TA e quindi prestazioni inferiori (per le fasature buone), talvolta compensate da cilindrate maggiori o erogazioni piu' "umane".

La formula per ricavare il TA si trova in giro e non e'  nulla di che , il problema sono i calcoli delle aree delle luci che spesso vengono approssimati o considerate come aree medie.

 

Ciao

 

[P.Paolo]

14 ore fa, Ferrando95 dice:

Ciao a tutti, grazie per l'interessamento.

@pulun non essere esagerato ahahah sono un bifolco anche io, e mi piace tirare su discussioni 😂 comunque non ho presente come sia l'aspirazione del T5, ma probabilmente non erano proprio scemi in Piaggio se hanno seguito questa linea!
@solovalvola in parole povere questo TA cosa caspita è? Perchè se si tratta di integrare non è un problema: anche per trovare l'area media ho dovuto integrare numericamente (cosa piuttosto banale tra le altre cose) quindi diciamo che si può integrare qualsiasi funzione 😂
@Paolo Paletti cavolo peccato che tu non abbia capito! Diciamo che tutto si può condensare in: meglio prima allargare e poi allungare. Tutto il resto è spiegazione del perchè!

 

CIAO,non è che non ho capito perché ti sei espresso male,anzi hai fatto l'impossibile per renderlo comprensibile,ma io sono proprio leso in materia tecnica motoristica

[Ferrando95]

Quanti spunti interessanti che mi avete dato. Per quanto riguarda il discorso di @McKenzie penso che con tale trattazione non si possa dare una dimostrazione evidente che la soluzione da me proposta sia migliore, in quanto bisognerebbe appoggiarsi a dei risultati sperimentali: mi spiego.

A livello di area media di passaggio, si ottiene un vantaggio prima allargando e poi allungando, ma la realtà fluidodinamica è più complessa in quanto questa area è un semplice riferimento e tra tale riferimento e la realtà c'è un parametro detto coefficiente di efflusso medio (visto che si parla ora di aree medie, anche se i coefficienti di efflusso vengono calcolati nelle varie posizioni angolari e diagrammate). Tale parametro è indice della bontà aerodinamica di ciò che si sta testando.

Il coefficiente di efflusso rapporta la portata reale con una portata ideale, calcolata attraverso delle formule del "flusso isoentropico subsonico", roba che mi ricordo di aver visto in gasdinamica.

Ora faccio due ragionamenti a braccia: nel nostro caso il coefficiente di efflusso dovrebbe dipendere, come dici te, dal disturbo che dà l'albero, oltre a un tot di altri parametri che possono aumentare le perdite per attrito . Mi viene quindi da pensare che se la valvola è più larga e meno lunga, l'albero vi sosti davanti ad aprirla/chiuderla per minor tempo e quindi in media si alzi il coefficiente di efflusso, poichè per più tempo si ha il condotto completamente libero (se così si può dire... dopo un centimetro c'è la spalla dell'albero 😂).

 

Penso quindi che l'approcio del coefficiente di efflusso, basandomi su quanto detto da @solovalvola si discosti parecchio da quello del time area, che invece dà un risultato solo geometrico da quanto mi pare di capire. Credo che le due cose vadano guardate insieme. Comunque se ho ben capito, almeno per quanto riguarda la valvola vespa non dovrebbe essere difficile fare due conti sul TA... ci penserò su!!

 

Scusate la risposta tardiva, ma ho dovuto raccogliere un po' le idee. Sono contento che abbia suscitato un po' di interesse.

 

P.S.: so che magari non è il posto giusto per parlarne, ma mi balena in testa l'idea di costruire un qualcosa per valutare sti coefficienti di efflusso. Non ci dormo la notte! Pensavo di far costruire a quel santo uomo di mio padre un venturimetro e di gestire tutto con Arduino, strumento che ho usato nella tesi triennale per gestire un misuratore di portata a diaframma. Considerando che io lavoravo su un programma già impostato e a cui ho fatto solo piccole modifiche, credo che la parte più difficile sia imparare a programmare in Arduino... mi ci vorranno parecchi mesi 😂 una via più semplice sarebbe usare tutta strumentazione analogica, senza passare per il digitale. BOH!!

 

Ciao!!

[solovalvola]

7 ore fa, Ferrando95 dice:

Quanti spunti interessanti che mi avete dato. Per quanto riguarda il discorso di @McKenzie penso che con tale trattazione non si possa dare una dimostrazione evidente che la soluzione da me proposta sia migliore, in quanto bisognerebbe appoggiarsi a dei risultati sperimentali: mi spiego.

A livello di area media di passaggio, si ottiene un vantaggio prima allargando e poi allungando, ma la realtà fluidodinamica è più complessa in quanto questa area è un semplice riferimento e tra tale riferimento e la realtà c'è un parametro detto coefficiente di efflusso medio (visto che si parla ora di aree medie, anche se i coefficienti di efflusso vengono calcolati nelle varie posizioni angolari e diagrammate). Tale parametro è indice della bontà aerodinamica di ciò che si sta testando.

Il coefficiente di efflusso rapporta la portata reale con una portata ideale, calcolata attraverso delle formule del "flusso isoentropico subsonico", roba che mi ricordo di aver visto in gasdinamica.

Ora faccio due ragionamenti a braccia: nel nostro caso il coefficiente di efflusso dovrebbe dipendere, come dici te, dal disturbo che dà l'albero, oltre a un tot di altri parametri che possono aumentare le perdite per attrito . Mi viene quindi da pensare che se la valvola è più larga e meno lunga, l'albero vi sosti davanti ad aprirla/chiuderla per minor tempo e quindi in media si alzi il coefficiente di efflusso, poichè per più tempo si ha il condotto completamente libero (se così si può dire... dopo un centimetro c'è la spalla dell'albero 😂).

 

Penso quindi che l'approcio del coefficiente di efflusso, basandomi su quanto detto da @solovalvola si discosti parecchio da quello del time area, che invece dà un risultato solo geometrico da quanto mi pare di capire. Credo che le due cose vadano guardate insieme. Comunque se ho ben capito, almeno per quanto riguarda la valvola vespa non dovrebbe essere difficile fare due conti sul TA... ci penserò su!!

 

Scusate la risposta tardiva, ma ho dovuto raccogliere un po' le idee. Sono contento che abbia suscitato un po' di interesse.

 

P.S.: so che magari non è il posto giusto per parlarne, ma mi balena in testa l'idea di costruire un qualcosa per valutare sti coefficienti di efflusso. Non ci dormo la notte! Pensavo di far costruire a quel santo uomo di mio padre un venturimetro e di gestire tutto con Arduino, strumento che ho usato nella tesi triennale per gestire un misuratore di portata a diaframma. Considerando che io lavoravo su un programma già impostato e a cui ho fatto solo piccole modifiche, credo che la parte più difficile sia imparare a programmare in Arduino... mi ci vorranno parecchi mesi 😂 una via più semplice sarebbe usare tutta strumentazione analogica, senza passare per il digitale. BOH!!

 

Ciao!!

Ciao Ferra, tempo fa avevo visto sul tubo che qualcuno aveva costruito un flussometro rudimentale, me che per questi tipi di esperimenti funziona bene...credo che misurare un coefficiente di efflusso sia molto simile,se non la stessa cosa , di un flussaggio...

Ciao

[Francesca]

Mamma mia… Vorrei avere la metà del vostro cervello grandi tutti io purtroppo più di tanto non arrivo sono molto più manuale che teorica

[Hermans]

Mi ero perso completamente questo topic. 
 

Concordo al 100% con tutto quello che ha scritto @Ferrando95, e onestamente non pensavo la differenza fosse così marcata a livello di area media, non avendo mai fatto i conti. 
 

A questo punto si conferma, come già dicevano altri, che l’approccio più promettente sia spalla larga+valvola larga+ottenere l’area in larghezza e la fase lavorando l’albero (problemi di bilanciamento a parte).

 

per quanto riguarda il TA il problema è il calcolo dell’area “istantanea”, ma chiaramente è risolvibile. Interessante soprattutto visto che, mi pare, MOTA e engmod2t o come si chiama si spingano addirittura a fare previsioni su potenza e correzioni al TA per sfruttare al 100% la termica. 
 

Tuttavia, non posso fare a meno di pensare  che l’area efficace delle luci di travaso non sia quella che esce dal portmap, corretta per tenere conto della curvatura del cilindro, ma sia quella “di gola” del condotto di travaso, che è decisamente minore a causa degli angoli di lancio. come potremmo fare, calchi a parte?