Influenza dei tubercoli sul bordo d'attacco di un profilo NACA 23012

Abstract

Biomimetic aerodynamic solutions are investigated for their ability to extend the operational envelope of airfoils, enhancing both efficiency and controllability. The study of passive flow control phenomena is rooted in the animal kingdom, where evolution has shaped complex geometries, such as the pectoral flippers of the humpback whale (Megaptera novaeangliae), to maximize maneuverability. A fundamental aspect of this work is the performance comparison between the conventional NACA 23012 configuration and the biomimetic one, aimed at evaluating aerodynamic parameters and improving flight safety by mitigating abrupt stall characteristics. Furthermore, this study investigates the generation of ordered vortex structures induced by leading-edge tubercles, which serve to energize the boundary layer and delay flow separation at high angles of attack. The following discussion presents an analysis of aerodynamic interactions simulated using three-dimensional numerical models (CFD) in an incompressible regime, validating the effectiveness of the proposed geometric modifications relative to the baseline airfoil.

Le soluzioni aerodinamiche di ispirazione biomimetica sono studiate per la loro capacità di estendere i limiti operativi dei profili alari, migliorandone efficienza e controllabilità. L’osservazione dei fenomeni legati al controllo passivo del flusso vede le sue radici nel mondo animale, dove l’evoluzione ha plasmato geometrie complesse, come le pinne pettorali della balena megattera (Megaptera novaeangliae), per massimizzare la manovrabilità. Di fondamentale importanza è il confronto prestazionale tra la configurazione convenzionale NACA 23012 e quella biomimetica, finalizzato alla valutazione delle grandezze aerodinamiche e al miglioramento della sicurezza del volo tramite la mitigazione dello stallo. È inoltre oggetto di studio la generazione di strutture vorticose ordinate indotte dai tubercoli sul bordo d’attacco, al fine di energizzare lo strato limite e ritardare il distacco della vena fluida agli alti angoli di attacco. La seguente trattazione vuole fornire un’analisi dell’interazione aerodinamica simulata attraverso modelli numerici tridimensionali (CFD) in regime incomprimibile, validando l’efficacia delle modifiche geometriche proposte rispetto al profilo di riferimento.