Analisi numerica del flusso tridimensionale su una pala transonica per applicazioni in circuito chiuso

Abstract

Il presente lavoro di tesi ha come obiettivo l’analisi delle perdite di profilo attraverso calcoli CFD su una pala transonica. Il profilo in esame, denominato SPLEEN C1, è già stato oggetto di precedenti studi sperimentali e numerici presso il Von Karman Institute (VKI), e per questo è stato scelto come caso di riferimento. L’analisi è stata condotta fissando un numero di Mach pari a 0,7 e un numero di Reynolds di 70.000, condizioni rappresentative dell’ambiente operativo reale. Le simulazioni sono state effettuate tramite il software commerciale ANSYS Fluent, con l’obiettivo di ricostruire il campo di moto attorno alla pala e di approfondire le interazioni fluidodinamiche responsabili delle perdite aerodinamiche.

È stata condotta un’analisi numerica in due fasi. Inizialmente è stato studiato il caso 2D, confrontato con un lavoro precedente per validare il modello adottato. Successivamente il profilo è stato estruso per realizzare uno studio 3D, volto a indagare la formazione dei flussi secondari e la loro influenza sulle perdite aerodinamiche. Le simulazioni hanno mostrato buona coerenza con i dati sperimentali del VKI, evidenziando al contempo alcune differenze rispetto al caso numerico bidimensionale. L’analisi ha permesso di descrivere in dettaglio i meccanismi dissipativi e di confermare l’affidabilità del modello per lo studio dei flussi transonici.

The present thesis aims to analyze profile losses through CFD calculations on a transonic blade.The profile under investigation, named SPLEEN C1, has already been the subject of previous experimental and numerical studies at the Von Karman Institute (VKI), and for this reason it was chosen as the reference case. The analysis was carried out at a Mach number of 0.7 and a Reynolds number of 70,000, conditions representative of the actual operating environment. The simulations were performed using the commercial software ANSYS Fluent, with the objective of reconstructing the flow field around the blade and investigating the fluid-dynamic interactions responsible for aerodynamic losses.The numerical analysis was conducted in two phases. Initially, the 2D case was studied and compared with a previous work in order to validate the adopted model. Subsequently, the profile was extruded to carry out a 3D study, aimed at investigating the formation of secondary flows and their influence on aerodynamic losses. The simulations showed good agreement with the experimental data from VKI, while at the same time highlighting some differences with respect to the two-dimensional numerical case. The analysis made it possible to describe in detail the dissipative mechanisms and to confirm the reliability of the model for the study of transonic flows