Riassunto analitico
Lo strato limite è un piccolo spessore di fluido in movimento rispetto alla parete solida di una superficie dove il gradiente di velocità risulta essere considerevole. Mentre i primi risultanti importanti dello strato limite risalgono a più di un secolo fa, alcune caratteristiche dello strato limite turbolento devono ancora essere chiarite. Tra i diversi dettagli della turbolenza che non sono ancora compresi e predicibili troviamo la transizione e la separazione che risultano essere i più rilevanti.
L'analisi di questi due differenti aspetti è dovuta a molteplici applicazioni tecniche: dopo la transizione, lo strato limite diventa meno favorevole alla separazione ma produce maggiore resistenza. La separazione su un corpo snello degrada le prestazioni in termini di portanza ed incrementa la resistenza di forma dovuta alla differenza di pressione. La transizione e la separazione sono stati studiati in modo esteso nel passato attraverso studi sperimentali e teorici. In letteratura è possibile trovare un numero ridotto di simulazioni numeriche dirette, DNS, sullo strato limite; ciò che risulta essere mancante è una discussione della misurazione di possibili segnali che sono in grado di predire le principali caratteristiche e cambiamenti dello strato limite.
Tra le misurazioni che si possono fare nello strato limite, nella maggior parte delle applicazioni sono usati delle prese di pressione di dimensioni ridotte che analizzano la variazione di pressione alla parte solida. Sperimentalmente è stato osservato che quando lo strato limite è vicino alla transizione e separazione, le fluttuazioni di pressione a parete mostrano una andamento caratteristico delle statistiche ed in particolare della probability density function (PDF).
Di conseguenza anche le statistiche come la skewness e la flatness (Kurtosis) presentano un andamento caratteristico. Lo scopo finale di questo progetto è identificare i segnali di pressione che sono diagnostici delle caratteristiche dello strato limite. Per questa finalità, due simulazioni sono state pianificate, una rappresenta la transizione su una lastra piana e una seconda che rappresenta la transizione e successiva separazione sull'estradosso di un profilo alare.
Il codice numerico che è stato utilizzato per queste simulazioni è Incompact3d; il metodo dei contorni immersi implementato per la rappresentazione di solidi nel dominio computazionale consente di ottenere la rappresentazione del profilo alare.
Il potenziale innovativo legato al progetto proposto è molto rilevante. I risultati ottenuti dalle simulazioni possono aiutare gli aerodinamici a predire la transizione e separazione tramite una analisi dei segnali di pressione a parete di un dispositivo aerodinamico.
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