Studio sperimentale degli effetti del flusso di monte instazionario sulle prestazioni di una schiera di turbina di bassa pressione ottimizzata

Abstract

La tesi in oggetto è relativa alla ricerca sperimentale sulle turbine di bassa pressione (LPT) dei motori aeronautici e si pone l’obiettivo di ottimizzare la fluidodinamica di questo componente per migliorare l’efficienza e ridurre il peso dell’intero propulsore. Lo studio svolto è incentrato sulla valutazione delle prestazioni aerodinamiche di una schiera di pale di LPT. In questo campo di investigazione sono particolarmente rilevanti le perdite di profilo. Le misurazioni sperimentali, condotte presso il laboratorio di Aerodinamica e delle Turbomacchine - Flussi interni dei motori aeronautici del Campus di Savona, hanno esplorato diverse condizioni operative, variando il numero di Reynolds. La campagna di prove è stata eseguita sia per regime stazionario, sia per regime instazionario, simulando l’interazione tra statore e rotore. I risultati così ottenuti sono stati analizzati valutando il carico aerodinamico e i coefficienti di perdita di pressione totale e le perdite di profilo in corrispondenza della mezzeria della schiera palare. Tali risultati permettono di investigare campi di applicazione differenti in un’ottica più generale di porre le basi per l’ottimizzazione sia della schiera sia dell’intero componente LPT, contribuendo al miglioramento delle prestazioni del motore aeronautico.

The present thesis focuses on experimental research on low-pressure turbines (LPT) of aircraft engines, aiming to optimize the fluid dynamics of this component to enhance efficiency and reduce the overall weight of the propulsion system. The study is centered on evaluating the aerodynamic performance of an LPT blade cascade. In this area of investigation, profile losses are particularly significant. Experimental measurements, conducted at the Aerodynamics and Turbomachinery Laboratory at the Savona Campus, explored various operating conditions by varying the Reynolds number. The testing campaign was carried out under both steady-state and unsteady-state conditions, simulating the interaction between stator and rotor. The results obtained were analyzed by evaluating the aerodynamic loadings, total pressure loss coefficients, and profile losses at the mid-span of the blade cascade. These results provide insights into different fields of application, contributing to a broader objective of laying the groundwork for optimizing both the cascade and the entire LPT component, thereby improving the aircraft engine performance.