Aerodinamica

Aerodinamica

 
 
Responsabile scientifico:
Prof. Renato Ricci, professore ordinario
Gruppo di lavoro:
Prof. Renato Ricci, professore ordinario
Ing. Valerio D’Alessandro
Ing. Daniele Vitali
Inf Mariano Tartuferi
Ing. Adrist Stermasi
Tecnici:
Gaetano Borrelli
Gabriele Gabrieli
Maurizio Spegni
Collaborazioni:
Western&Co, Porto d'Ascoli
On-Off srl, Porto d'Ascoli
Simam, Senigallia
Micoperi Marine Contractors, Ravenna
ERA, Albania
APINOVA Energia
ENEL Green Power
Maresca Group

Descrizione della ricerca:

Galleria del vento ambientale
Dal 2002 è attiva presso l’Università Politecnica delle Marche una nuova Galleria del Vento di tipo Ambientale. Tale struttura rappresenta un punto di riferimento per l’area centro sud dell’Italia non essendo presenti in queste aree altre facilities similari. Il tunnel ha dimensioni di ingombro complessive di ca. 10 x 30 [m] ed è a circuito chiuso; questo consente di avere un flusso controllato sia da un punto di vista della temperatura di esercizio che della qualità del flusso, in termini di livello di turbolenza e uniformità del profilo di velocità. La camera di prova della galleria è lunga 9 [m], larga 1.8 [m] ed alta 1.8 [m]. Sono facilmente individuabili tre sezioni all’interno della camera di prova destinate a differenti campi di utilizzo: la prima viene usata per prove che richiedono un profilo di velocità incidente uniforme, la seconda per prove di interferenza su corpi allungati e la terza per prove di tipo strettamente ambientale, dove è necessario ricreare tipologie di strato limite rurale, sub urbano, urbano etc. . I primi periodi della ricerca sono stati dedicati alla completa caratterizzazione della galleria di nuova realizzazione ed all’allestimento dei sistemi di prova e dei dispositivi necessari al controllo dello sviluppo dello strato limite ambientale. Gli sforzi effettuati nella progettazione delle varie sezioni della galleria e nell’abito di numerose tesi di ricerca triennali, specialistiche e quinquennali hanno portato ad avere un flusso in ingresso alla prima sezione con un livello di turbolenza inferiore allo 0.3% ed un livello di non uniformità del profilo di velocità minore del 5% su più del 90% della sezione. La progettazione e realizzazione di un pavimento modulare su cui fissare dispositivi utili ad accrescere forzatamente lo sviluppo dello strato limite turbolento hanno permesso di ricreare profili di velocità e turbolenza tipici di aree rurali, sub urbane ed urbane sia mediante un approccio di tipo “full depth”, in cui si riproduce l’intero strato limite ambientale, sia con un metodo “part depth” in cui si ricrea la parte bassa dello strato limite. Sempre nell’ambito di tesi sperimentali di ricerca sono stati progettati e realizzati due sistemi di movimentazione cartesiana controllati in remoto da un applicativo custom in ambiente Labview: il sistema 2D consente spostamenti di 1.6(Y) x 1.6(Z) [m], mentre il sistema 3D di 1.6(Y) x 1.5(Z) x 3(X) [m]. Allo stato attuale questi due sistemi movimentano sonde anemometriche a filo caldo in grado di misurare da una a tutte e tre le componenti della velocità e della turbolenza del flusso; in particolare l’applicativo Labview, realizzato internamente, consente di eseguire in automatico griglie di scansione predeterminate dall’utente con precisione nel posizionamento del decimo di millimetro. 
Nella terza sezione della camera di prova, adibita a test di fluidodinamica ambientale, sono stati realizzati numerosi lavori di ricerca tra cui ad esempio: lo studio della distribuzione di pressione attorno ad un edificio presente presso la Texas Tech University (il TTU Building); lo studio dei profili di velocità sul territorio ad orografia complessa in cui è prevista la realizzazione del parco eolico di iniziativa pubblica multi megawatt delle Marche (Comunità Montana di Camerino); lo studio delle azioni statiche agenti su di una torre di illuminazione a traliccio, che verrà installata presso lo stadio del baseball di Rimini. Devono invece ancora iniziare studi di ricerca sulla diffusione di inquinanti in territorio ad orografia complessa.
Nella prima sezione della camera di prova, adibita a test di aerodinamica classica, è invece in corso uno studio su un aerogeneratore ad asse verticale di tipo Savonius, in collaborazione con l’Università di Architettura G. d’Annunzio di Chieti ed in convenzione con una ditta del tessuto produttivo marchigiano.
Galleria del vento in scala
Da molti anni nella galleria del vento disponibile presso i laboratori all’interno del Dipartimento di Energetica vengono realizzate ricerche inerenti il campo dei bassi numeri di Reynolds. In particolare negli anni, attraverso numerose tesi di ricerca, è stato approfondito lo studio dei fenomeni di separazione dello strato limite su corpi aerodinamici che operano a numeri di Reynolds inferiori al milione. In questo ambito è stata messa a punto e presentata alla comunità scientifica internazionale una tecnica di indagine termografica, che permette l’osservazione non intrusiva ed in tempo reale dello sviluppo dello strato limite su di un corpo aerodinamico. Negli ultimi periodi è stata poi intrapresa una via di ricerca con l’obiettivo di controllare lo sviluppo dello strato limite mediante micro attuatori meccanici di tipo MEMS inseriti all’interno della superficie del corpo studiato. Prima ancora l’attenzione era stata posta sul controllo dello strato limite mediante sollecitazioni acustiche di opportuna frequenza. Le ricadute industriali di questi studi sono molteplici se si pensa ai campi di utilizzo dei profili alari oggetto di indagine: pale dei generatori eolici, ali di alianti, micro velivoli a controllo remoto, particolari aerodinamici delle autovetture di dimensioni ridotte, etc.