Analisi dell'influenza di profili biomimetici sulle prestazioni di superfici portanti

Abstract

In questa tesi è stata studiata l’influenza di profili alari biomimetici sulle prestazioni di superfici portanti attraverso simulazioni numeriche, usando sia il modello RANS che DES, poiché in diversi studi sperimentali queste modifiche alla geometria del profilo hanno già dimostrato di essere in grado di migliorare le prestazioni di superfici portanti, specialmente in regime di post stallo. Nello specifico, in questa tesi, partendo dai test in galleria del vento riportati da (Miklosovic et al., 2007), sono stati identificati i parametri che definiscono la geometria biomimetica e sono stati utilizzati per studiare il loro effetto sulle prestazioni del profilo alare, specialmente ad elevati angoli d’attacco. I risultati di questo studio mostrano che il modello RANS non è adatto a descrivere in maniera accurata questo tipo di fenomeni a causa dell’influenza significativa delle strutture vorticali generate dai tubercoli caratteristici della geometria biomimetica presenti sul bordo d’attacco. D’altra parte, il modello DES ha dimostrato di essere più accurato in una configurazione semi span, mostrando che un’elevata ampiezza (A) insieme ad una minore lunghezza d’onda (λ) dei tubercoli sono correlate con un peggioramento delle prestazioni del profilo nel regime di pre stallo e ad un significativo miglioramento delle stesse nel regime di post stallo.

In this work the influence of biomimetic aerofoils on lifting bodies’ performance has been studied through numerical simulations, using both RANS and DES model, since these modification on the aerofoil’s geometry have already shown in several experimental studies to improve the performance of lifting bodies, especially in the post stall regime. In particular, in this thesis, starting from the wind test results reported by (Miklosovic et al., 2007), the parameters defining the biomimetic geometry has been identified and used to study their effects on the aerofoils’ performance, especially at high angles of attacks. The results of this study show that the RANS model is not fit to describe in an accurate manner this type of phenomena due to the significant influence of the vortical structures generated by the leading edge tubercles characteristic of the biomimetic geometry. On the other hand, the DES model has shown to be more accurate in a semi span configuration, showing that a higher amplitude (A) together with a smaller wavelength (λ) of the tubercles are correlated with a worsening of the aerofoil’s performance in the pre stall regime and a significant improvement in the post stall regime.