Analisi numerica delle forze aerodinamiche su configurazioni aeronautiche
Creators: name: Petrosino, Francesco
Publisher: name: Università degli Studi di Napoli Federico II
Year: 2008

description: Il calcolo delle forze aerodinamiche di superfici, portanti e non, di velivoli in moto in un fluido riveste un enorme interesse per il progettista aeronautico. Tra le forze aerodinamiche, particolare importanza riveste il ruolo della previsione della resistenza aerodinamica, che è quella che presenta maggiori implicazioni: infatti una variazione del coefficiente di resistenza aerodinamica anche solo dell'ordine del count (0.0001) porta ad una notevole variazione dei costi e quindi alla necessità di reintervenire in fase di progettazione.
Per il progettista inoltre è molto utile avere conoscenza dell'entità della resistenza nelle sue diverse forme: la componente viscosa, prodotta nello strato limite e nella scia, la resistenza dovuta alle onde d'urto e quella indotta dalla portanza.
Il ruolo della fluidodinamica computazionale è ormai cresciuto molto in tale senso offrendo la possibilità di stimare in maniera sempre più accurata il valore delle forze aerodinamiche. Tuttavia, nonostante i progressi in termini di potenza di calcolo raggiunti finora, è ancora difficile ottenere una soluzione accurata soprattutto in tempi brevi.
L'analisi aerodinamica con metodi numerici segue un iter ormai noto: una prima fase di pre-processing con ottimizzazione della geometria, una fase di creazione della griglia di calcolo, la fase vera e propria di simulazione del campo aerodinamico, per terminare poi con una fase di post-processing della soluzione ottenuta. Negli ultimi anni si è aggiunta una ulteriore fase, a valle di tutte le altre, di analisi delle forze agenti. 
Il presente lavoro di dottorato si inserisce nelle fasi di simulazione del campo aerodinamico ed analisi delle forze agenti, proponendosi di ottenere delle soluzioni di campi di moto con metodi numerici accurate, ed inoltre decomporre la resistenza nelle sue componenti ``fisiche''.
Nella prima parte del lavoro sono stati ottenuti campi di moto tramite un solutore numerico che risolve le equazioni di Navier-Stokes mediate alla Reynolds in condizioni complesse. Ormai le tecniche numeriche danno ottimi risultati quando si applicano a campi di moto in condizioni di crociera o poco fuori crociera. Ma quando si indagano situazioni di stallo e post-stallo, la previsione con metodi numerici diventa un problema, tuttora irrisolto.
Dall'analisi dello stato dell'arte si è visto che i risultati migliori si ottengono con modelli numerici complessi e costosi in termini di potenza richiesta. Come mostrato nei capitoli seguenti, un metodo basato sulla soluzione delle equazioni di Navier-Stokes mediate alla Reynolds può dare ottimi risultati in tali condizioni di simulazione, garantendo una maggiore velocità di esecuzione.
Nella seconda parte del lavoro, si è applicato un metodo di post-processing alle soluzioni ottenute per poter analizzare e decomporre le forze aerodinamiche.
Obiettivo di studio è stata la messa a punto di un metodo di analisi del campo di moto numerico, partendo dalle soluzioni già sviluppate nel Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale, attraverso l'integrazione di differenti tecniche di calcolo e la creazione di un software integrato che sia di semplice esecuzione e robusto in relazione ai possibili casi di applicabilità.
In particolare il software è stato applicato a casi bidimensionali e tridimensionali, in condizioni di alta portanza ed in flusso transonico.