CAPITOLO 6 CONCLUSIONI
CAPITOLO 6
CONCLUSIONI
6.1 Conclusioni
In questo lavoro di tesi sono state sfruttate le potenzialità di due software commerciali per la soluzione di problemi di interazione fluido-struttura.
Il metodo prevede l’accoppiamento di STAR-CCM+ (solutore fluidodinamico) con ABAQUS (solutore strutturale) attraverso i moduli di interfaccia implementati nei software stessi.
Con questo metodo di analisi accoppiata è possibile effettuare sia analisi di interazione fluido-struttura di tipo statico che di tipo dinamico.
Un vantaggio dell'approccio proposto risiede nella libertà di progettare due modelli, strutturale e fluidodinamico, in modo indipendente con l'unico vincolo di possedere un'interfaccia geometrica comune.
Lo scambio di informazioni all'interfaccia tra la griglia fluidodinamica e quella strutturale avviene in modo automatico grazie ai toolbox di mappatura dei dati e di trasferimento dei dati disponibili in STAR-CCM+ e Abaqus. Per permettere la co-simulazione viene usato il modello di morphing della mesh fluida presente in STAR-CCM+.
La qualità dei risultati della procedura di calcolo è direttamente connessa alla qualità ed alla finezza delle griglie con le quali si opera. Si fa notare però che utilizzare griglie estremamente fitte ed accurate se da un lato garantisce degli ottimi risultati, dall’altro porta ad elevati tempi di simulazione e ad un'elevata richiesta di capacità di calcolo.
Il metodo utilizzato si presta alla soluzione di problemi aeroelastici anche complessi in quanto l'accoppiamento tra i due software risulta essere robusto
-122-CAPITOLO 6 CONCLUSIONI e preciso, poiché lo scambio di dati avviene in modo automatico ad ogni time step.
Il metodo è stato utilizzato su di un ala transonica di cui si è studiato il comportamento statico in 3 diverse condizioni di flusso asintotico attorno alla condizione sonica e per quattro diversi angoli di incidenza. Si sono analizzate la deformazione dell'ala, le tensioni che agiscono sulle componenti strutturali e le variazioni dei carichi aerodinamici dovute alle deformazioni della struttura.
Le simulazioni hanno evidenziato una scarsa influenza delle deformazioni strutturali sul valore dei carichi aerodinamici. In particolare la condizione più sensibile alle deformazioni risulta essere quella a Mach 0.9 in cui si riscontra uno spostamento dell'onda d'urto più a monte rispetto alla condizione con ala rigida ed un conseguente distacco anticipato dello strato limite. Nelle altre condizioni l'onda d'urto risulta posizionata in prossimità del bordo d'uscita e non subisce grossi spostamenti per cui non influenza il distacco dello strato limite. L'influenza delle deformazioni sul campo di moto a Mach 1.0 e a Mach 1.1 sono dovute principalmente alla rotazione dei profili che provoca una diminuzione di incidenza e quindi una diminuzione di portanza.
Tutte le situazioni analizzate comportano, per i motivi appena visti, una diminuzione di portanza ed una conseguente diminuzione di resistenza.
Le tensioni risultano molto limitate con la centina di radice che raggiunge la condizione di stress più significativa ma comunque ben al di sotto dei valori di progetto per il materiale. Le altre componenti risultano poco sollecitate e fanno ipotizzare, nelle condizioni di volo studiate, una possibile riduzione degli spessori dei componenti e quindi una conseguente diminuzione di peso.
Infine si fa notare come l’uso del metodo proposto possa essere esteso a tutti i settori tecnici in cui risulta fondamentale l’analisi dell’interazione tra fluido e struttura.
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6.2 Sviluppi futuri
Il passo successivo al lavoro di questa tesi è la validazione dei risultati con analisi sperimentali o con prove in volo. Inoltre si possono effettuare delle simulazioni in diverse condizioni di flusso per valutare il comportamento della struttura in campo di pieno supersonico o in campo subsonico.
Il lavoro di questa tesi può essere utilizzato anche come base per delle simulazioni dinamiche finalizzate alla costruzione dell'inviluppo di flutter della struttura.
