Caratterizzazione aerodinamica del lanciatore aerospaziale VEGA-C

La fluidodinamica numerica è quella parte dell'ingegneria che studia le modalità di risoluzione numeriche delle equazioni di governo della fluidodinamica. Il concetto di base su cui si fonda la fluidodinamica numerica è la trasformazione del sistema di equazioni differenziali alle derivate parziali di Navier-Stokes in un sistema di equazioni algebriche. Quest'ultimo, come ampiamente noto, è risolubile attraverso metodi diretti (che si basano sulle tecniche di inversione della matrice dei coefficienti) e metodi indiretti (che invece si basano sulla minimizzazione di un residuo opportunamente definito). Risulta evidente che la possibilità di trasformare un sistema di equazioni differenziali in un sistema di equazioni algebriche è associata alla possibilità di discretizzare gli operatori di derivazione temporali e spaziali presenti nelle equazioni di governo stesse. La discretizzazione degli operatori spaziali, a sua volta, è associata alla discretizzazione spaziale del dominio fluidodinamico d'interesse. L'ultima affermazione porta all'ovvia deduzione che, la trasformazione del problema differenziale da continuo a discreto, avviene a discapito della continuità stessa della soluzione del problema differenziale. Per tale motivo, la fluidodinamica numerica può solamente fornire una soluzione discreta ad un problema fluidodinamio qualsiasi.

Per lo sviluppo di una simulazione fluidodinamica numerica è importante la scelta delle seguenti condizioni:

- Il grado di approssimazione della realtà del modello fisico utilizzato

- Il tipo di griglia di calcolo necessaria per condurre la simulazione

- La condizione di compressibilità/incompressibilità del fluido

- Le relazioni costitutive caratterizzanti il fluido

L'algoritmo numerico utilizzato per risolvere il problema algebrico equivalente

Uno studio fluidodinamico numerico, a livello generale, si può sempre suddividere in tre fasi ben distinte:

- La fase di precalcolo, in cui l'ingegnere deve specificare i punti sopra indicati

- La fase di calcolo, in cui il calcolatore deve risolvere lo schema algebrico

- La fase di post calcolo, in cui l'ingegnere, indipendentemente dal tipo di problema che è chiamato a dover risolvere (sia esso di progetto o di verifica), deve tradurre tutte le informazioni numeriche fornite dal calcolatore in prestazioni. [...]