• turbopompa
• pompa
• induttore
• cavitazione
• matrice di trasferimento

La conoscenza dei fenomeni di instabilità che spesso si presentano nelle turbopompe è essenziale non solo per l'ottimizzazione delle prestazioni di queste macchine ma anche e soprattutto per limitare il loro danneggiamento ed evitare che si presentino quelle condizioni che risulterebbero critiche per il loro funzionamento.
Si è dimostrato che la rappresentazione analitica delle turbopompe tramite una matrice di trasferimento dinamico consente la previsione della propagazione delle perturbazioni che possono generare fenomeni di instabilità.
In questa tesi si è valutata la possibilità di rilevare sperimentalmente la matrice di trasferimento dinamico di un induttore. Si è ipotizzato di poter risalire ai vari elementi della matrice sfruttando la relazione che intercorre tra le oscillazioni di pressione e portata a monte ed a valle della pompa; ovviamente per risolvere un problema con quattro incognite è necessario avere un sistema di almeno quattro equazioni, mentre le equazioni che definiscono tale relazione sono due sole. Per poter reimpiegare lo stesso sistema di equazioni è necessario che differiscano tra loro i termini noti, cioè le oscillazioni di pressione e portata, che si possono rendere sufficientemente diverse intervenendo in maniera appropriata sulla dinamica del flusso. Ottenute diverse oscillazioni senza modificare quelle condizioni di flusso che comporterebbero una variazione della matrice di trasferimento della pompa, si potrebbe risalire ai quattro valori cercati.
Per verificare le ipotesi fatte e valutare l'efficacia e la realizzabilità della relativa prova sperimentale è stato necessario costruire un modello analitico che simuli la dinamica del fluido di lavoro e ne calcoli le oscillazioni di pressione e portata. Per la generazione di tale modello si è fatto riferimento al circuito idraulico di Alta S.p.A, presso la quale si terrà in seguito la sperimentazione qui simulata. Per valutare il comportamento di una generica pompa si è preso ad esempio l'induttore MK1 del motore Vulcain, sul quale erano già state effettuate delle precedenti sperimentazioni nello stesso laboratorio. Si sono eseguite simulazioni della sperimentazione che potrebbe essere eseguita per la caratterizzazione dinamica della pompa e si sono fatte osservazioni utili al disegno della stessa.
I risultati delle simulazioni hanno confermato l'efficacia del modello per la caratterizzazione dinamica della pompa ed hanno fornito importanti indicazioni relative al disegno dell’esperimento, con particolare riferimento al sistema da impiegare per generare una fluttuazione esterna nel flusso e a quello per l’ottenimento delle due condizioni linearmente indipendenti necessarie alla sperimentazione.