Mongibello, Luigi (2006) Analisi del campo di moto generato da attuatori di flow control a getto sintetico mediante simulazione numerica. [Tesi di dottorato] (Inedito)

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Abstract

L'obiettivo principale della Tesi di Dottorato è stato quello di analizzare il campo di moto relativo ad attuatori di flow control a getto sintetico a mezzo di simulazioni numeriche. Le metodologie sviluppate sono state di tipo numerico. È stato, infatti, sviluppato un codice di calcolo fatto ad hoc per la simulazione numerica di campi di moto relativi sia a getti sintetici isolati sia all’interazione di un getto sintetico con un crossflow. Si tratta di un codice ai volumi finiti con griglia cartesiana e arrangiamento delle variabili su griglia di tipo co-locato, denominato SyntJet, che risolve il sistema di equazioni U-RANS 2D per flusso incompressibile nella formulazione integrale. Il modello di turbolenza utilizzato è il k-ε Jones & Launder. La tesi è divisa essenzialmente in due parti. Nella prima parte vengono descritte in dettaglio le caratteristiche del codice. Nella seconda vengono analizzati i risultati ottenuti e viene effettuato un confronto con i risultati relativi ad alcuni tra i più importanti lavori sul getto sintetico presenti in letteratura. I principali risultati ottenuti hanno riguardato la dinamica di un getto sintetico generato da un attuatore a membrana piezoelettrica montato su una lastra piana ed, inoltre, hanno riguardato l’interazione tra un getto sintetico ed un crossflow sempre su lastra piana. Tali risultati sono originali in quanto costituiscono una sorta di validazione numerica del modello di turbolenza utilizzato per la simulazione numerica del getto sintetico. Inoltre hanno permesso di mettere in evidenza il comportamento self-similar del getto sintetico isolato, analogo a quello del getto continuo piano turbolento, e l’effetto, relativo all’interazione del getto sintetico ed un crossflow, detto “virtual shaping”. Le ricadute in campo applicativo sono molteplici. Si è visto sperimentalmente che i getti sintetici permettono di ritardare il distacco dello strato limite su profili alari NACA 0015, con notevoli benefici in termini di portanza e resistenza aerodinamica. È stato dimostrato che i getti sintetici velocizzano il processo di mixing all’interno di getti convenzionali ed, inoltre, che essi possono essere utilizzati per ottenere il jet-vectoring di getti convenzionali.

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