Controllo dei flussi
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- Controllo della turbolenza di parete
Viene studiata la struttura dello strato limite turbolento su pareti lisce e rugose attraverso l’identificazione dei moti organizzati e degli eventi che governano la dinamica della turbolenza di parete. Al fine di ridurre la resistenza di attrito si sviluppano tecniche di controllo attivo della turbolenza che fanno ricorso sia a vortici longitudinali di grande scala immersi nello strato limite sia a perturbazioni dovute a oscillazioni trasversali rispetto alla direzione del moto medio. Si studia anche l’impiego di tecniche di controllo passivo che fanno ricorso all’utilizzo di superfici con microscanalature longitudinali (riblets) sia di tipo classico (scanalature dritte) sia di tipo tridimensionale. Vengono anche considerate superfici superidrofobiche per applicazioni in acqua.
- Controllo della separazione attorno a profili alari mediante getti sintetici e trapped votex cell
L’iniezione dei getti sintetici può essere localizzata o in prossimità del bordo di attacco oppure nelle vicinanze del punto di separazione naturale. Nel primo caso, se la frequenza di forcing è opportuna, si realizza una modifica virtuale (“virtual shaping”) della forma del profilo. Tale tecnica consente di adattare l’entità del forcing in funzione delle varie condizioni di incidenza e di velocità. Nel secondo caso l’azione del forcing introduce quantità di moto in prossimità della parete dove lo strato limite è prossimo alla separazione. Con tale azione viene posticipata la separazione della corrente sul dorso del profilo alare.
Il controllo della separazione attorno a profili alari viene anche effettuato attraverso la presenza sul dorso dello stesso di cavità curve non convenzionali (trapped vortex cell). Il flusso sul dorso viene energizzato dalla corrente di interfaccia posizionata tra l’interno della cavità e l’esterno alla stessa. L’effetto finale è il ritardo della separazione della corrente con il conseguente miglioramento dell’efficienza del profilo alare.
- Controllo della separazione attorno a corpi tozzi: autoveicoli e cilindri
Si studiano tecniche di controllo della separazione da corpi di forma autoveicolistica con l’obiettivo di ridurre la resistenza aerodinamica. Si ricorre a getti continui o a getti intermittenti iniettati attraverso fessure rettangolari indipendenti posizionate nella parte posteriore quasi in corrispondenza degli spigoli. Con opportune combinazioni del numero di fessure attive e dell’entità del forcing (Vj/V¥) che caratterizza ogni getto è possibile realizzare riduzione di resistenza attorno al 12%. Per il controllo della separazione attorno al cilindro 2D vengono utilizzati attuatori “smart tabs” posizionati lungo la generatrice del cilindro. Tali attuatori sono costituiti da placchette di materiale piezoelettrico messe in oscillazione attraverso un segnale elettrico in uscita da un generatore d’onda. La frequenza di oscillazione, l’ampiezza della stessa, la sporgenza dalla parete e l’orientamento della placca rispetto alla corrente in prossimità della parete costituiscono i parametri di controllo dell’attuatore.
- Sviluppo aerodinamico di rotori eolici
Recentemente è stato attivato uno studio inerente ai rotori eolici finalizzato all’incremento del rendimento di queste macchine. La strategia è incentrata sulla definizione di profili alari innovativi e sulla possibilità di controllare il flusso con tecniche sia attive sia passive.
- Sviluppo di tecniche di misura e di visualizzazione di flussi
Sono state messe a punto svariate tecniche finalizzate alla misura di velocità, pressione (media e fluttuante), sforzo di attrito a parete (2D e 3D), temperatura, concentrazioni e rake di pressione totale per l’analisi delle scie.
Per lo studio dei campi di velocità attraverso misure puntiformi e misure globali, si utilizzano tecniche pneumatiche, tecniche anemometriche a filo/film caldo (fluttuazioni di velocità e di sforzo di attrito a parete), tecniche ottiche quali LDV (Laser Doppler Velocimetry) e PIV (Particle Image Velocimetry). Per la misura della pressione media e fluttuante si fa uso di trasduttori capacitivi, piezoresistivi.
Per le indagini di carattere qualitativo si fa ricorso a visualizzazioni mediante la tecnica dei fumi associata ad una lama di luce laser selettiva nei confronti del piano del campo di moto da studiare. Inoltre viene utilizzata la tecnica dei liquidi traccianti utilizzata per evidenziare l’intero campo delle limiting stream lines. E’ stata inoltre messa a punto una tecnica di misura della forza di attrito globale agente su una placca di grandi dimensioni misurando lo spostamento della stessa placca flottante attraverso sensori LVDT.
- Sviluppo di attuatori per il controllo attivo dei flussi
Per le attività connesse al controllo attivo dei flussi sono stati sviluppati diverse tipologie di attuatori tra i quali:
- Sistema per l’oscillazione trasversale della parete
- Getti sintetici
- Getti pulsati
- Sistemi di generazione di vortici di grande scala