Conclusioni e sviluppi futuri

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Capitolo 4 Conclusioni e sviluppi futuri

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Conclusioni e sviluppi futuri

4.1 Conclusioni

Nel presente lavoro è stata analizzata la dinamica di uno strato di vorticità trasversale, che si separa dall’estremità libera di un prisma a base triangolare di allungamento h/w=3. In precedenti lavori sono stati individuati tre contributi dominanti nella scia: il primo a St≈0.15 caratteristico del distacco alternato (vortex shedding), che si origina dai bordi laterali del modello; il secondo, a St≈0.05, legato alla dinamica di una coppia di vortici assiali controrotanti presenti sull’estremità libera e l’ultimo, a St≈0.09, che si presume essere legato alla dinamica dello strato di vorticità trasversale che si separa dallo spigolo posteriore dell’estremità libera.

Da visualizzazioni mediante laser e fumo, realizzate in una precedente attività di ricerca, si è visto che tale strato, separatosi dalla faccia superiore, si immette in scia e si riavvolge tornando a monte e creando una zona di ricircolo.

È stato condotto uno studio preliminare delle zone di interesse analizzando dei dati provenienti da una simulazione numerica LES realizzata presso il DIA. A partire da tali dati sono state realizzate delle sequenze animate per studiare l’evoluzione temporale del campo di pressione, di velocità e delle fluttuazioni di tali grandezze alle frequenze d’interesse. Questo ha consentito, congiuntamente agli studi fatti in precedenti lavori, la comprensione della dinamica dei vortici assiali che oscillano prevalentemente in fase a St≈0.05. Inoltre si è indagato a riguardo delle oscillazioni della lingua di vorticità trasversale, la cui influenza è ben visibile dallo studio delle fluttuazioni indotte sul campo di pressione che agisce sulla faccia posteriore, per altezze comprese tra z/h=1/6 e z/h=1/2. Lo studio dei filmati ha inoltre permesso di

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___________________________________________________________________________ 76 ottimizzare la successiva attività sperimentale, posizionando i punti di misura dove si è visto essere maggiore l’influenza della dinamica delle strutture vorticose di interesse. Si è, dunque, deciso di effettuare sulla faccia superiore del prisma e su quella posteriore, tra le quote z/h=2/6 e z/h=3/6, delle misure dinamiche di pressione mediante due scannivalve, ciascuna da 16 porte.

I dati così ottenuti sono stati elaborati con le tecniche classiche statistiche, con uno studio in frequenza e in tempo - frequenza mediante la trasformata wavelet. È stata infine studiata la correlazione tra le componenti dei segnali mediante i coefficienti WLCC e HLCC.

Le fluttuazioni a St≈0.09 sono distinguibili sull’estremità libera nei punti sul piano di simmetria e in punti simmetrici rispetto al piano di mezzeria ma esterni ai nuclei dei vortici assiali. Lo studio delle correlazioni tra segnali ottenuti su punti simmetrici mostra che le fluttuazioni alla frequenza di interesse non sono sempre in fase, il che porta a pensare che la lingua di vorticità si deformi in senso trasversale. Inoltre il contributo a St≈0.05 è stato individuato nei punti sul piano di simmetria e più lontani dallo spigolo posteriore, in accordo con quanto trovato in precedenti attività di ricerca, si è visto che l’oscillazione dei due vortici assiali è principalmente in fase.

Sulla faccia posteriore il contributo a St≈0.09 è stato individuato nettamente nei punti ad altezza z/h=1/6. Nel campo medio ottenuto dai dati sperimentali si è visto un aumento di pressione per z/h=2/6 che indica la posizione media dove lo strato di vorticità si avvicina al modello. Tale posizione è in accordo con l’analisi numerica, in particolare con quanto trovato dallo studio delle fluttuazioni del campo di pressione e di velocità.

Per tutte le misure, sia sulla parte superiore che posteriore del prisma, si è visto che le componenti studiate sono fortemente non stazionarie, presentando sia una modulazione in ampiezza che in frequenza. Caratterizzando in frequenza le fluttuazioni associate all’oscillazione della scia si è visto che queste sono di poco inferiori a St≈0.09, comprese in un intervallo che va da St≈0.084 a St≈0.087, il che esclude definitivamente la possibilità che questa frequenza possa essere solamente un’armonica della St≈0.05 o della frequenza di vortex shedding, St≈0.15.

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4.2 Sviluppi futuri

Un possibile sviluppo degli studi effettuati è la realizzazione di misure anemometriche nella parte superiore della scia sia per delimitare con precisione il bordo superiore della possibile zona di ricircolo, sia per sfruttare l’elevata risoluzione in frequenza di questi strumenti al fine di caratterizzare ancor più precisamente la componente associata alla dinamica della lingua di vorticità trasversale. Si suggerisce inoltre di effettuare nuove misure di pressione sulla parete posteriore del modello, in punti a quote più ravvicinate, così da determinare con maggior precisione l’altezza in cui la lingua si avvicina al prisma. Si suggerisce anche di realizzare delle misure simultanee di velocità sul bordo superiore della scia mediante anemometro a filo caldo e di pressione dinamica sulla faccia posteriore, per studiarne la correlazione e l’eventuale ritardo con cui le fluttuazioni dovute al movimento dello strato di vorticità trasversale si propagano dal bordo scia alla parte inferiore della parete posteriore del modello. Infine per stabilire l’eventuale dipendenza delle oscillazioni dei vortici assiali dal distacco alternato di vortici, un’ulteriore attività sperimentale potrebbe essere condotta inibendo la formazione dei vortici alternati dagli spigoli laterali del modello, andando poi a verificare la presenza o meno in scia del contributo a St≈0.05.