Studio sperimentale di dispositivi di controllo dei flussi secondari applicati all’endwall di una schiera di turbina aeronautica

Abstract

La presente tesi è incentrata sull’analisi e sull’ottimizzazione di una schiera di pale statoriche di una moderna turbina aeronautica, grazie all’introduzione di un dispositivo innovativo (chiamato endwall ridging) studiato per ridurre i vortici secondari e le perdite ad essi associati. Lo scopo principale è quello di incrementare l’efficienza del motore aeronautico in cui la turbina è inserita, riducendo le perdite energetiche e, di conseguenza, i consumi di combustibile a beneficio dell’ambiente.

Per valutare l’efficacia del dispositivo proposto, sono state condotte prove sperimentali in galleria del vento presso il Laboratorio di Aerodinamica e delle Turbomacchine dell’Università degli Studi di Genova sulla schiera di pale statoriche senza e con le ridges applicate all’endwall. Queste prove hanno permesso di ottenere dati sperimentali relativi alle prestazioni delle due configurazioni, dimostrando i benefici aerodinamici ottenuti dalla schiera con l’endwall ridging. I risultati di questo studio offrono nuovi spunti per lo sviluppo di motori aeronautici più efficienti.

This thesis focuses on the analysis and optimization of an array of stator blades of a modern aeronautical turbine, thanks to the introduction of an innovative device (named endwall ridging) designed to reduce secondary vortices and the associated losses. The main purpose is to increase the efficiency of the aeronautical engine where the turbine is inserted in, reducing energy losses and, consequently, fuel consumption for the benefit of the environment.

To evaluate the effectiveness of the proposed device, experimental tests were conducted in a wind tunnel at the Aerodynamics and Turbomachinery Laboratory of the University of Genoa on the cascade of stator blades without and with ridges applied at the endwall. These tests allowed us the comparison of the performance of the two configurations, demonstrating the aerodynamic benefits obtained from the cascade with endwall ridging. The results of this study offer new insights for the development of more efficient aeroengines.