Studio preliminare della tecnologia HNLF per profili 2D usando una condizione al contorno semplificata sullo sforzo di taglio alla parete.

Abstract

Il patto verde europeo impone degli obiettivi all’industria aeronautica volti a ridurre le emissioni di oltre il 50% entro il 2030 rispetto al 1990 e tale obiettivo spinge le compagnie aeree ad investire nella realizzazione di nuove tecnologie. Una di queste risulta essere il controllo del flusso laminare ibrido (HLFC). Tale soluzione non si presenta promettente solo dal punto di vista ambientale, ma risulta vantaggiosa anche per ragioni economiche se si considera l’utilizzo futuro di combustibili climaticamente-neutri piu costosi come i biocarburanti o l’idrogeno. A suddetti vantaggi si oppongono problematiche di tipo applicativo ed economico, che devono essere tenute in considerazione in fase di commessa da parte del cliente. Scopo della presente tesi consta nello studio di tale strategia di controllo dello strato limite, forzando in posizioni specifiche il wall shear stress così da simulare l’effetto desiderato e andando ad analizzare qualitativamente e quantitativamente i risultati delle simulazioni CFD eseguite mediante l’ausilio di ANSYS. Infine, per valutare l’effettiva applicabilità e convenienza di tale soluzione, sono state approfondite le problematiche relative ai costi di funzionamento e alle possibili condizioni metereologiche avverse di cui sono proposte alcune soluzioni a basso dispendio energetico.

The European Green Pact imposes objectives on the aeronautical industry aimed at reducing emissions by more than 50% by 2030 compared to 1990 and this objective pushes airlines to invest in the creation of new technologies. One of these turns out to be hybrid laminar flow control (HLFC). This solution is not only promising from an environmental point of view, but is also advantageous for economic reasons if we consider the future use of more expensive climate-neutral fuels such as bio-fuels or hydrogen. These advantages are opposed by application and economic problems, which must be taken into consideration during the order phase by the customer. The aim of this thesis consists in the study of this boundary layer control strategy, forcing the wall shear stress in specific positions so as to simulate the desired effect and qualitatively and quantitatively analyzing the results of the CFD simulations performed with the aid of ANSYS. Finally, to evaluate the actual applicability and convenience of this solution, the problems relating to operating costs and possible adverse weather conditions were explored in depth, for which some low energy consumption solutions are proposed.