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Analisi di Campi di Moto relativi a Vortici Intrappolati in Cavità

Informazioni tesi

  Autore: Andrea Maria Rammacca
  Tipo: Tesi di Laurea Magistrale
  Anno: 2011-12
  Università: Politecnico di Torino
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Aerospaziale
  Relatore: Gaetano Iuso
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 165

Nel seguente lavoro di tesi sono stati analizzati i risultati di un precedente esperimento, volto allo studio del campo di moto attorno a profi lo alare bidimensionale dotato di cavità di forma non convenzionale. L'obiettivo consiste nella realizzazione di un sistema di controllo del campo di moto attorno ad ali caratterizzate da confi gurazioni innovative. Le indagini sperimentali sono state condotte da Fabrizio De Gregorio e Giuseppe Fraioli presso il CIRA (Centro Italiano Ricerche Aerospaziali), tramite tecnica PIV (Particle Image Velocimetry).
Il set-up sperimentale prevede suzione di portata dalla parete di cavità.
Pertanto, la tesi è principalmente incentrata sullo studio degli e ffetti della suzione sulla stabilizzazione del vortice che si forma nella cavità stessa.
Il primo livello di analisi consiste nello studio statistico dei campi di moto, di cui sono state messe in evidenza le proprietà fondamentali per tutti i casi di portata aspirata. Il secondo livello è rappresentato dal calcolo delle mappe di cross-correlazione delle fluttuazioni delle componenti di velocità in corrispondenza di determinati punti signi cativi del campo di moto. Successivamente, si è passati allo studio dei campi istantanei, con particolare attenzione all'indentifi cazione dei vortici e calcolo delle medie condizionate.
Infi ne, è stata eseguita una decomposizione dei campi secondo il metodo POD (Proper Orthogonal Decomposition).
La tesi consta di una prima parte di carattere bibliografi co, incentrata sulla descrizione delle precedenti indagini sperimentali relative a pro fili alari bidimensionali dotati di cavità a sezione rettangolare, nonché a profi li alari bidimensionali dotati di cavità a sezione di forma non convenzionale. Il secondo capitolo prevede la descrizione del setup sperimentale cui si è fatto ricorso durante le indagini eff ettuate da De Gregorio e Fraioli. Il terzo capitolo consiste nella descrizione delle metodologie di calcolo utilizzate nell'analisi dei dati. Il quarto e ultimo capitolo è esclusivamente dedicato alla presentazione dei risultati.

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Capitolo 2 Stato dell’arte riguardo ai ussi in cavit a nalizzati al controllo del campo di moto Il seguente capitolo e volto alla descrizione delle precedenti indagini speri- mentali relative al campo di moto attorno a proli alari dotati di cavit a. Tali esperimenti sono nalizzati alla realizzazione di sistemi di controllo del usso. Infatti, va sottolineato che l’ala di un moderno velivolo e di norma sottile, allo scopo di assicurare un alto rapporto portanza-resistenza (e- cienza aerodinamica). Tuttavia, la tendenza alla progettazione di aeroplani di dimensioni sempre maggiori, o caratterizzati da congurazioni innovati- ve, quali, ad esempio, quelle degli aeroplani \Blended-Wing Body", richiede soluzioni innovative nel campo della progettazione delle strutture alari. Na- turalmente, un prolo di spessore maggiore e auspicabile ai ni di un maggior cario da trasportare. Tuttavia, tali proli presentano lo svantaggio di una ridotta ecienza per via dell’alto valore di coeciente di resistenza. Ci o si traduce in una precoce separazione del usso anche per piccoli angoli di inci- denza. Da qui l’esigenza di sviluppare sistemi di controllo. In particolare, si riscontra che la suzione o l’iniezione di uido e in grado di produrre signi- cativi eetti sul campo di moto, inuenzando la forma del prolo di velocit a in prossimit a della parete e, conseguentemente, lo strato limite soggetto a transizione e separazione. Sulla base delle suddette considerazioni, e stata sviluppata una tecnica che prevede la realizzazione di una cavit a di forma non convenzionale, atta all’intrappolamento del vortice. Il vortice che si instaura all’interno della cavit a costringe il usso, che altrimenti si separerebbe, a rimanere attaccato (gura 2.1). Il punto critico del sistema e il mantenimento del vortice stabile nella ca- 5

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Parole chiave

profilo di velocità
particle image velocimetry
aerodynamics
aerospace engineering
flow fields
proper orthogonal decomposition
trapped vortex cell
cavità a vortice intrappolato
airfoil
centro italiano ricerche aerospaziali

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