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Fluidodinamica Numerica<img alt="" src="http://webtest.cira.it/PublishingImages/CFDY.png" style="BORDER:0px solid;" />https://www.cira.it/it/competenze/meccanica-dei-fluidi/__subnav/fluidodinamica-numerica/Fluidodinamica NumericaFluidodinamica Numerica<h3>​Missione:</h3><p>Lo scopo primario della fluidodinamica numerica (CFD) è quello di simulare numericamente (risolvendo opportune equazioni tramite i calcolatori) l'andamento delle grandezze fisiche che variano per effetto delle interazioni tra fluidi e corpi in moto relativo. In particolare nel settore aerospaziale è di grande interesse la previsione delle forze e dei flussi aerodinamici che si generano durante il moto dei velivoli nell'atmosfera.</p><p>Il gruppo CFD si pone come missione:</p><ul><li><p>Definire, sviluppare e verificare metodologie computazionali avanzate per applicazioni in campo fluidodinamico sia di ricerca che industriali, nei regimi di flusso subsonico, transonico e supersonico.</p></li><li><p>Sviluppare le competenze nelle metodologie computazionali coinvolte nell'analisi e nel progetto aerodinamico di configurazioni aerospaziali (velivoli ad ala fissa, ad ala rotante, lanciatori, ecc.) e non aeronautiche (automobili, vele, turbine eoliche, ecc.) con inclusione dei sistemi propulsivi, degli effetti aeroelastici e dei sistemi di controllo del flusso.</p></li><li><p>Dare supporto nella definizione e nell'analisi delle prove in galleria del vento (i.e. ottimizzare la matrice dei test, verificare i carichi, i regimi di moto, ecc.).</p></li><li><p>Fornire procedure necessarie all'estrapolazione alle condizioni di volo dei dati misurati in galleria del vento.</p></li><li><p>Fornire dati numerici in supporto dell'analisi aeroacustica</p></li></ul><h3>Obiettivi:</h3><p>Anche se la fluidodinamica numerica (CFD) sembra essere oggi una disciplina matura, rimangono tuttavia delle aree critiche nelle quali occorre investire e nelle quali il CIRA è impegnato.</p><ul><li><p>Non ci sono stati sostanziali progressi nei modelli fisici, quali quelli per la turbolenza e la transizione, negli ultimi 4 o 5 decenni.</p></li><li><p>La generazione di griglie continua ad essere un collo di bottiglia nel processo di analisi CFD ed in questo settore è necessario progredire verso l'automazione.</p></li><li><p>La maggior parte dei metodi CFD correntemente disponibili non sono pienamente adeguati per la simulazione di flussi instazionari e dominati da vortici, quindi per applicazioni nel settore dei velivoli ad ala rotante, dei sistemi di alta portanza ed in genere per flussi separati.</p></li><li><p>Le simulazioni di flussi instazionari sono estremamente costose e questioni sulla loro accuratezza sono ancora aperte</p></li><li><p>I calcolatori ad alte prestazioni (HPC) stanno progredendo rapidamente ed i codici CFD devono essere continuamente adattati alle nuove architetture per garantirne la massima efficienza.</p></li><li><p>Gran parte dei codici disponibili sono in grado di trattare geometrie complesse ma sono in genere limitati a schemi di secondo ordine</p></li></ul><p>Nuove frontiere sono:</p><ul><ul><li><p>Le simulazioni multidisciplinari (MDO), quali interazione fluido-struttura, dinamica, ecc.</p></li><li>Ottimizzazione (con un grande numero di simulazioni CFD ed MDO accurate da effettuare in parallelo)</li></ul></ul><br>Entrambe richiedono:<br><ul><ul><li><p>Generazione automatica di griglie</p></li><li><p>Migliore affidabilità e adattabilità dei metodi di analisi CFD</p></li><li><p>Conoscenza dei livelli di incertezza </p></li></ul></ul><p><strong>Temi di ricerca:</strong></p><p>Il laboratorio LCFD si avvale di numerosi strumenti software, sia commerciali che sviluppati in casa. Questi si suddividono in sistemi CAD, modellatori geometrici per i domini di calcolo, generatori di griglie, solutori delle equazioni per la fluidodinamica e sistemi di post-processing. Segue un breve elenco dei codici principali.</p><ul><li><p>Sistemi CAD commerciali: Rhino, CATIA</p></li><li><p>Solutore URANS strutturato multiblocco (sviluppato in casa): UZEN</p></li><li><p>Solutore URANS con generatore di griglie basato su contorni immersi (sviluppato in casa): SIMBA</p></li><li><p>Generatore di griglie (sviluppato in casa): ENGRID</p></li><li><p>Modellatori di domini per griglie multiblocco (sviluppati in casa): ENDOMO, PARDOMO.</p></li><li><p>Generatori di griglie commerciali: ICEM CFD, GRIDGEN/POINTWISE</p></li><li><p>Sistema di visualizzazione dei risultati (Post-processing) commerciale: Tecplot</p></li></ul><p>Le aree di applicazione includono tutti i prodotti del settore aeronautico ed aerospaziale</p><ul><ul><li><p>VELIVOLI AD ALA ROTANTE </p></li><ul><li><p>Aerodinamica dell'elicottero</p></li><li><p>Interazione tra pale e fluido, deformazione e flappeggio</p></li><li><p>Fase di conversione del convertiplano</p></li><li><p>Interazione tra scia e velivolo ad ala rotante</p></li><li><img src="http://webtest.ciraext.local/PublishingImages/CFDY-FIG4.png?RenditionID=3" alt="" style="margin:5px;" /></li></ul><li><p>RIDUZIONE DELLA RESISTENZA AERODINAMICA</p></li><ol><li><p>Controllo del flusso</p></li><ul><li><p>Riduzione delle zone di separazione del flusso</p></li><li><p>Riduzione dell'attrito</p></li><li><p>Dispositivi instazionari (Gurney flap, getti sintetici e pulsanti, ecc...)</p></li></ul></ol><li><p>PROGETTO DI VELIVOLI </p></li><ul><li><p>Configurazioni innovative</p></li><li><p>Miglioramento delle prestazioni in alta portanza</p></li><li><p>Cambiamenti di stabilità dei velivoli indotti da larghe deformazioni</p></li><li><p>Aerodinamica dell'ala battente</p></li><li><p>Simulazione del flutter transonico</p></li><li><p>Velivoli in manovra</p></li><li><img src="http://webtest.ciraext.local/PublishingImages/CFDY-FIG5.png?RenditionID=3" alt="" style="margin:5px;" /></li><li><img src="http://webtest.ciraext.local/PublishingImages/CFDY-FIG8.png?RenditionID=3" alt="" style="margin:5px;" /></li></ul><li><p>INTEGRAZIONE TRA VELIVOLO E MOTORE </p></li><ul><li><p>Integrazione gondola motore, effetto elica, prese d'aria</p></li><li><p>Studi sull'effetto termico indotto dal motore</p></li><li><p>Simulazione di compressor e turbine multi-stadio</p></li><li><p>Eliche contro-rotanti (CROR)</p></li><li><img src="http://webtest.ciraext.local/PublishingImages/CFDY-FIG6.png" alt="" style="margin:5px;" /></li></ul><li><p>LANCIATORI </p></li><ul><li><p>Fase di lancio</p></li><li><p>Rilascio degli stadi inferiori</p></li><li><img src="http://webtest.ciraext.local/PublishingImages/CFDY-FIG7.png" alt="" style="margin:5px;" /></li></ul><li><h3>PROCEDURE DI DESIGN AERODINAMICO<br><br>VELIVOLI AD ALA ROTANTE / ANALISI E RIDUZIONE DELLA RESISTENZA</h3></li></ul></ul>

 Attività