Sviluppo di tecniche sperimentali per l’analisi di flussi turbolenti e instazionari

Il continuo sviluppo di componenti di macchine a fluido con efficienze e prestazioni aerodinamiche crescenti richiede, oltre che strumenti di progettazione avanzati, un’approfondita analisi sperimentale atta a verificare e comprendere i complessi fenomeni fluidodinamici che si originano al loro interno. L’impiego di tecniche di misura e post-elaborazione dei dati avanzate risulta indispensabile per l’analisi dettagliata del campo di moto tridimensionale instazionario. In questo ambito il Laboratorio di Aerodinamica e Turbomacchine ha approfondito e sviluppato tecniche per la misura di flussi tridimensionali tempovarianti:
- sonde di pressione miniaturizzate multi sensore per analisi di prestazioni dei componenti;
- anemometria a filo e film caldi ad elevata risposta in frequenza (100 kHz), per l’analisi di flussi instazionari e turbolenti;
 - tecniche ottiche: Laser Doppler e Phase Doppler Anemometry per la misura locale delle componenti di velocità del flusso e misura di dimensione e velocità di particelle e gocce di spray; Particle Image Velocimetry per la misura della velocità istantanea in un intero piano  di misura e risoluzione di strutture vorticose complesse.
L’elaborazione dei dati con programmi appositamente sviluppati consente di estrarre informazioni aggiuntive rispetto alle classiche distribuzioni dei momenti statistici (media, deviazione standard, skewness e flatness) che caratterizzano il campo di moto. Tecnica della media in fase, curve di densità di probabilità, trasformata di Fourier,  analisi Wavelett e Proper Orthogonal Decomposition (POD) rappresentano tecniche di post-elaborazione avanzate che consentono di caratterizzare la propagazione di scie palari, vortici ed onde di instabilità all’interno dei campi di moto tri-dimensionali turbolenti instazionari che si generano nei componenti delle macchine a fluido. Tali informazioni risultano necessarie per la comprensione delle caratteristiche globali di funzionamento dei componenti in esame, e contribuiscono in modo significato a migliorarne l’efficienza.   

Publications

- Lengani D., Simoni D., Ubaldi M., Zunino P.“ POD Analysis of the Unsteady Behavior of a Laminar Separation Bubble”, Experimental Thermal and Flow Sciences, Vol. 58, 2014, pp. 70-79
- Simoni D., Ubaldi M., Zunino P., “Experimental investigation of the interaction between incoming wakes and instability mechanisms in a laminar separation bubble”, Experimental Thermal and Flow Sciences, Vol. 50, 2013, pp. 54-60
- Simoni D., Ubaldi M., Zunino P., “Loss Production Mechanisms in a Laminar Separation Bubble”, Flow, Turbulence and Combustion, Vol. 89, 2012, pp. 547-562
- Satta F., Simoni D., Ubaldi M., Zunino P., Bertini F., “Boundary Layer Development on a High-Lift LP Turbine Profile under Passing Wakes Conditions”, ASME Turbo Expo 2009, Orlando, Florida, June 8-12, ASME Paper n°GT2009-59889, 2009
- Satta F., Simoni D., Ubaldi M., Zunino P., “Experimental Difficulties in Measuring Separating Boundary Layers with the LDV Technique” , The XVIII Symposium on Measuring Techniques in Turbomachinery, Transonic and Supersonic Flow in Cascades and Turbomachines, Thessaloniki, 2006