DESCRIZIONE GENERALE
Nell’ambito dei velivoli ad ala fissa, il laboratorio si propone di: migliorare le procedure per la previsione e l’ottimizzazione delle prestazioni aerodinamiche; sviluppare le tecnologie per il miglioramento delle prestazioni aerodinamiche; sviluppare tecnologie per il controllo del flusso; sviluppare le tecnologie per la riduzione dell’impatto acustico; sviluppare le tecnologie per la protezione dal ghiaccio.
TEMATICHE PRINCIPALI
Tecnologie per la simulazione delle problematiche legate alla formazione ghiaccio sui velivoli
Il laboratorio ha da tempo investito nello studio della valutazione dell’influenza della formazione ghiaccio sui velivoli. In particolare i problemi affrontati hanno riguardato le problematiche dell’accrescimento ghiaccio, del degrado aerodinamico causato dalla presenza del ghiaccio sulle superfici portanti e dalla simulazione dei sistemi di protezione dal ghiaccio. Le metodologie attualmente disponibili sono basate sulla teoria classica di Messinger per quanto riguarda l’accrescimento ghiaccio e sia sull’approccio Lagrangiano che su quello Euleriano per quanto riguarda l’analisi dell’accumulo d’acqua. Un altro elemento fondamentale è che poiché questo tipo di metodologia è spesso usato in problematiche di certificazione, risulta fondamentale definire delle procedure collaudate ed utilizzare opportuni standard di qualità.
Ottimizzazione Multidisciplinare
L’obiettivo di quest’area di competenza è il miglioramento dell’efficienza e dell’accuratezza delle procedure di progettazione Aerodinamica. Il laboratorio è impegnato nello sviluppo di procedure di ottimizzazione multidisciplinare con particolare riferimento alle problematiche di accoppiamento fluido-struttura. Tecniche di ottimizzazione evolutiva, a gradiente o ibrida sono attualmente utilizzate e migliorate ai fini della ricerca della soluzione ottima nell’ambito del progetto aeronautico. Tali metodologie si applicano al disegno di componenti aerodinamici in alta e bassa velocità e al disegno multiobiettivo laddove si vogliano analizzare più punti di progetto e/o tenere conto di più discipline. Attualmente sono disponibili procedure per l’ottimizzazione aerodinamica di componenti di velivoli avendo come obiettivo a lungo termine l’ottimizzazione multidisciplinare del velivolo completo. Infatti, al fine di tenere in conto le recenti esigenze di riduzione dell’impatto ambientale, si rende necessario l’utilizzo delle procedure di ottimizzazione fin dalla fase di disegno preliminare in un ambiente multidisciplinare che tenga in conto contemporaneamente sia dei requisiti aero-strutturali che di quelli aeroacustici.
Tecnologie per il controllo del flusso
L’obiettivo di quest’area di competenza è di portare a maturazione le tecnologie di controllo del flusso sia attive che passive. Al fine di poter confrontare l’efficacia di diversi sistemi di controllo in condizioni di flusso equivalenti, é stato progettato un banco di prova sperimentale, su cui tali sistemi vengono provati. Il sistema, installato nella galleria del vento CT-1 del CIRA, è assimilabile ad una rampa la cui ampiezza dell’estradosso (e dunque del gradiente di pressione avverso) può essere variata per provare diverse condizioni di flusso. Tale rampa presenta un cassetto intercambiabile su cui possono essere alloggiati i diversi sistemi di controllo da analizzare, tra cui ‘Trapped-vortex’, ‘Synthetic-jets’, ‘Micro-vortex generators’, ‘Attuatori al plasma’. L’attività sperimentale, accoppiata con le simulazioni numeriche, permette di sviluppare procedure di simulazione numerica affidabili, per la successiva progettazione di sistemi di controllo in applicazioni pratiche.
CAPACITÀ & COMPETENZE PRIMARIE
• Strumenti ed algoritmi per l’ Analisi e l’Ottimizzazione Multi-Disciplinare (MDA e MDO);
• Progettazione Multidisciplinare;
• Modellistica dell’Accrescimento del Ghiaccio;
• Metodologie per l’analisi aerodinamica con diversi livelli di complessità ed accuratezza selezionabili a seconda della natura del problema da analizzare.
STRUMENTI
SW Proprietari
• Metodi MDA/ MDO : GAW (Genetic Algorithm for Wing Design), GA-ME (Genetic Algorithm for Multi-Element airfoil design), ADG (ADaptive Genetic optimization library), DRAGON (optimization library written in python and interfaced to AIRBUS ModelCenter optimization framework);
• Generazione griglie : ZENDOMO, ZENGRID;
• Flussi viscosi comprimibili : ZEN, U-ZEN;
• Transizione da flusso laminare a turbolento : NOLLI, DB Method;
• Accrescimento del ghiaccio: MULTI-ICE, HELICE, IMP3D,
SW Commerciali o non propietari
• Tool di ottimizzazione : DAKOTA, DAKOTA-JAGUAR (GUI);
• Generazione di griglie di calcolo: ICEM-CFD HEXA, ICEM-CFD TETRA, GRIDGEN, GAMBIT TETRA;
• Transizione da flusso laminare a turbolento : COSAL;
• Analisi di flussi non viscosi incomprimibili : PMARC, PAN3D, VLM;
• Analisi di flussi viscosi comprimibili : FLUENT, OpenFOAM;
• Analisi strutturale: CalculiX, CGX (GUI);
• Ambienti e metodi per MDA/MDO : Optimus, ModelCenter;
• Visualizzazione :Tecplot, Paraview.
SERVIZI EROGABILI
• Analisi e ottimizzazione di configurazioni di velivoli ad ala fissa e rotante (con inclusione di configurazioni non convenzionali) tenendo in conto degli effetti di interazione fluido-struttura, di accrescimento del ghiaccio, di integrazione dei sistemi propulsivi, e valutazione dell’impronta acustica;
• Evolutionary optimization software design and implementation;
• Analisi aerodinamiche di configurazioni geometricamente complesse con interazione fluido struttura e interfacce tra fluidi differenti (e.g. aria-acqua) : veicoli terrestri e marini, edifici, turbine eoliche, etc. ;
• Analisi, ottimizzazione e verifica sperimentale di sistemi per il controllo del flusso;
• Analisi e ottimizzazione di eliche, di pale di elicottero, e di proprotors con inclusione dell’interazione fluido struttura e dei requisiti acustici;
• Valutazione accrescimento ghiaccio, degrado delle prestazioni aerodinamiche causate dal ghiaccio, simulazione sistemi per la protezione dal ghiaccio;
• Progettazione ed analisi aerodinamica di sistemi per il controllo del flusso.
ALCUNE APPLICAZIONI
• Progetto preliminare aerodinamico di configurazioni non convenzionali nell’ambito del progetto NACRE e del progetto CIRA PRORA HAPD.
• Analisi ed ottimizzazione di ali e di sistemi di ipersostentazione nei progetti SADE, DESIREH, EUROLIFT I e II.
• Analisi ed ottimizzazione di superfici aerodinamiche di velivoli transonici nell’ambito dei progetti VITAS, NACRE e JTI-LN.
• Analisi e ottimizzazione di eliche, di turbine eoliche sia ad asse orizzontale che ad asse verticale.
• Analisi e ottimizzazione di tecnologie per il controllo del flusso laminare e della separazione turbolenta.
• Analisi e ottimizzazione di configurazioni di velivoli ad ala fissa con inclusione degli effetti dei sistemi propulsivi nell’ambito del progetto CESAR.
• Supporto all’interpretazione dei risultati da prove nella galleria del vento a ghiaccio IWT del CIRA attraverso simulazioni numeriche.
PROGETTI IN CORSO
• DRAGON: metodologie di ottimizzazione finanziato da AIRBUS;
• JTI-GRA studio aerodinamico ed aeracustico di velivoli regionale a basso impatto ambientale dalla UE;
• JTI-GRC studio velivoli ad ala rotante basati su tecnologie innovative per aumentarne l’efficienza;
• SADE: studio sistemi di ipersostentazione innovativi finanziato dalla UE;
• DESIREH: design di sistemi di alta portanza finanziato dalla UE;
• ALEF: analisi aero-strutturale agli estremi dell’inviluppo di volo finanziato dalla UE;
• NACELLE: studio formazione ghiaccio su gondole motori finanziato dal MIUR;
• EXTICE: problematiche legate alla formazione ghiaccio finanziato dalla UE.
CUSTOMER & PARTNERS
AIRBUS, ALENIA, AERMACHI, PIAGGIO, BOEING, oltre che tutti i maggiori centri di ricerche Europei ed innumerevoli università sia Italiane che Europee.
Contatto
Giuseppe Mingione
Tel. +39 0823 623614
email: g.mingione@cira.it
TORNA AL MENU'
|
;)
;)
;)
;)
;)
;)
;)
;)
;)
;)