Analisi di fluidodinamica computazionale di edifici alti. Parametrizzazione dei coefficienti di pressione e valutazione della risposta aerodinamica

I concetti che legano indissolubilmente la forma all’aerodinamica hanno origini remote.
Già intorno al 2500 a.C. gli egiziani solcavano i mari con imbarcazioni dotate di vele quadre, sfruttando il principio della resistenza per attuare il movimento nella direzione del vento. Sarà necessario attendere oltre tre millenni prima che nell'Isola di Thasos compaia un graffito, del VII secolo d.C., nel quale compare l'effige di una vela latina che sfrutta il principio della portanza per fare avanzare una barca al traverso.
Il primo a trattare i problemi aerodinamici su basi tendenzialmente razionali è Leonardo da Vinci: nel Codice Atlantico è riportata un'immagine suggestiva dalla quale si nota come una coppia di piastre, poste longitudinalmente e trasversalmente al flusso incidente, diano luogo a scie vorticose diverse. Lo stesso Leonardo da Vinci studia a lungo la forma dei pesci e degli uccelli per ottimizzare la penetrazione dei proiettili nell'aria.
Fra il 1742 e il 1746 Benjamin Robins realizza il braccio rotante, il primo strumento per misurare le azioni aerodinamiche su un corpo. Il corpo è montato all'estremità di un'asta che ruota intorno ad un asse verticale; la forza con cui l'aria resiste alla penetrazione del corpo è misurata con una puleggia e un contrappeso. Robins usa la propria invenzione per studiare, ancora una volta, la forma migliore dei proiettili.
Pochi anni dopo John Smeaton, uno dei più grandi ingegneri della storia, perfeziona il congegno di Robins realizzando un apparecchio evoluto con il quale dapprima misura la forza del vento sulle pale dei mulini, poi inverte il problema e determina la forma delle pale che massimizzano la produzione energetica; è la prima volta che un ingegnere studia razionalmente la forma per perseguire un preciso obiettivo. Probabilmente non è casuale che due anni dopo le misure di Smeaton compaia in Olanda il primo mulino a vento con pale di forma aerodinamica.
Avvalendosi ancora di un braccio rotante, nel 1878 Vincent Strouhal stima l'intonazione dei suoni prodotti da barre e fili metallici che penetrano l'aria ortogonalmente al proprio asse. Dimostra in particolare che i toni eolici (le frequenze n) dipendono da due parametri: il diametro "d" dell’elemento e la velocità "v" dell’elemento nell’aria (n = Sv/d, essendo S una grandezza adimensionale successivamente chiamata numero di Strouhal). E' il preludio degli studi condotti da Theodore Von Karman a Gottinga fra il 1911 e il 1912, che definiscono le proprietà della scia vorticosa che si forma alle spalle di un corpo immerso in un flusso. Nel frattempo Christian Vogt, un ingegnere danese appassionato e studioso del volo degli albatros, intuisce che gli uccelli possano librarsi nell’aria non in virtù della pressione sulla faccia inferiore dell'ala, bensì della depressione sulla faccia superiore.
Alcuni anni dopo, Vogt entra in contatto con Otto Valdemar Irminger, ingegnere responsabile dell’officina del gas di Copenhagen e appassionato di aerodinamica. Dal loro incontro tra origine la più grande scuola di aerodinamica del '900.