Studio di metodi e strumenti basati su tecniche di Virtual Prototyping per la simulazione elettromagnetica di piani cottura ad induzione

La tesi si propone di analizzare l’applicazione dei metodi e delle tecniche proprie del Virtual Prototyping ad un caso concreto di interesse tecnologico, quale l’ottimizzazione energetica di un piano cottura ad induzione elettromagnetica; in particolare, nel lavoro svolto, si è posta l’attenzione sulla massimizzazione della potenza generata sul fondo di una pentola posta sul piano cottura stesso. Partendo dall'analisi di un modello di piano ad induzione esistente, fornito dall'azienda Electrolux S.p.A., sono stati individuati dei parametri identificativi e caratteristici del piano cottura, come materiali o parametri geometrici e funzionali. Si è ipotizzato che la modifica dei valori che questi parametri assumono potesse essere una strada possibile per raggiungere l’obiettivo prefissato: la massimizzazione della potenza indotta nel fondo della pentola, che si traduce in potenza termica, e quindi calore, che scalda la pentola ed il suo contenuto. Dopo una prima fase di studio in cui sono stati individuati dei valori plausibili da attribuire a questi parametri, sono state applicate le metodologie di Virtual Prototyping, creando dei modelli CAD riportanti le caratteristiche progettuali individuate e, successivamente, effettuando su questi delle simulazioni FEM di tipo elettromagnetico, per stimare teoricamente i valori di potenza indotta ottenuti. Una volta ottenuti i risultati delle simulazioni, tramite un’approssimazione basata sul metodo DoE - Design of Experience e sulla RSM - Response Surface Methodology, è stata individuata la relazione fra la potenza generata ed i vari parametri progettuali utilizzati, ricavando le dipendenze fra le grandezze ed i trend di potenza al variare dei parametri stessi di input. Così facendo è stato possibile analizzare le performance del piano cottura al fine di ottimizzarle: ricavare quale fra i vari parametri individuati inizialmente influenza maggiormente la potenza indotta e, di conseguenza, la potenza termica generata; analizzare come i trend della potenza stessa si modificano al variare dei parametri; ma anche, e soprattutto, individuare quali sono le combinazioni fra i vari parametri che riescono ad aumentare tale potenza, il che equivale a trovare le particolari configurazioni “ottimizzate” del piano cottura che sono in grado di incrementare la potenza oggetto di analisi.