Riassunto analitico
Lo strato limite è una regione di piccolo spessore presente in ogni fluido in movimento intorno a un corpo solido, caratterizzata dalla presenza di importanti gradienti di velocità. Le caratteristiche dello strato limite possono influenzare considerevolmente le prestazioni aerodinamiche di un dispositivo, pertanto la capacità di determinarne affidabilmente le proprietà risulta essere un valido strumento per lo sviluppo aerodinamico di un prodotto, sia nel contesto di una simulazione numerica che di una prova sperimentale in galleria del vento. In letteratura sono stati proposti alcuni metodi basati sull'analisi statistica della velocità in prossimità della superficie del corpo per individuare l'insorgere di fenomeni nello strato limite, quali la transizione turbolenta o la separazione; tuttavia, la misura sperimentale della velocità di un flusso a piccole distanze da una parete solida è spesso difficoltosa in quanto i metodi più comuni presentano alcuni inconvenienti in termini di tempi di acquisizione o di applicabilità a modelli complessi. Lo scopo della presente tesi è di individuare i parametri più significativi per ottenere risulati analoghi a partire dall'analisi della pressione di parete, generalmente più semplice e rapida da misurare sperimentalmente per mezzo di trasduttori elettronici, di cui pochi esempi sono presenti in letteratura. È stato osservato sperimentalmente che in presenza di flussi separati la funzione densità di probabilità della pressione a parete assume una forma caratteristica, consentendo pertanto di identificare il regime di flusso in una certa posizione calcolando i momenti statistici del terzo e del quarto ordine. Inoltre, a causa della natura caotica dei flussi turbolenti, è possibile notare una più bassa correlazione della pressione tra coppie di punti che si trovano in aree con diversi regimi di flusso rispetto a coppie che ``vedono'' lo stesso regime.
|
Abstract
The boundary layer is a thin region which exists in any fluid in motion over a solid body, characterized by the presence of big velocity gradients, The features of the boundary layer may considerably affect the aerodynamic performance of a device, thus the ability to reliably determine its properties is a useful tool in the aerodynamic development of a product, be it in the context of a numerical simulation or of an experimental test in a wind tunnel. Several methods based on the statistical analysis of velocity near the wall are present in literature to identify the presence of boundary layer phenomena such as turbulent transition and flow separation; however, measuring the velocity of the flow at a very small distance from a solid wall is often troublesome, since the most common methods are inconvenient in terms of time expense or applicability to complex models. The present thesis aims to explore the most relevant parameters to use in order to apply the same concepts to the study of the wall pressure, usually pretty straightforward to measure in experiments by means of electronic transducers, of which few examples exist in literature. It was observed experimentally that when the flow undergoes separation, the probability density function of the wall pressure has a peculiar shape, allowing to describe the flow regime in a certain location by calculating the statistical moments of skewness and kurtosis. Furthermore, due to the chaotic nature of turbulence, it is possible to observe a lower correlation between pairs of taps that are located in areas with different flow regimes than between pairs that are measuring flow in the same regime.
|