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Tesi etd-05242010-112257


Thesis type
Tesi di laurea specialistica
Author
CAPACCIOLI, GIULIO
URN
etd-05242010-112257
Title
Calcolo dei coefficienti di momento di cerniera instazionari di un sistema Alettone/spring-tab mediante CFD RANS per la correzione dei calcoli di flutter.
Struttura
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA AEROSPAZIALE
Commissione
relatore Prof. Lombardi, Giovanni
relatore Ing. Calvi, Natale
Parole chiave
  • Star-ccm+
  • flutter
  • CFD
  • coefficiente di momento di cerniera
  • spring-tab
  • alettone
  • dlm
Data inizio appello
15/06/2010;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
15/06/2050
Riassunto analitico
Il sistema alettone/spring-tab è stato introdotto su alcuni velivolo commerciali e militari (quali ATR,<br>C-27J, ecc.) aventi la linea di comando laterale non potenziata (a cavi), per migliorarne le caratteristiche<br>di manovrabilità e ridurre lo sforzo del pilota.<br>Mentre dal punto di vista della manovrabilità e dell’handling quality questo sistema apporta sicuri<br>benefici, dal punto di vista aeroelastico introduce una potenziale criticità di flutter dovuto all’accoppiamento<br>dei modi propri di alettone e spring tab. È un tipo di flutter improvviso ed esplosivo, di<br>difficile previsione in volo poichè è in grado di innescarsi senza nessun tipo di preavviso aumentando<br>anche di pochi nodi la velocità.<br>Acquisisce fondamentale importanza la possibilità di replicare il sistema con i modelli matematici ed<br>è quindi necessario determinare quali siano le caratteristiche inerziali e di rigidezza strutturale, della<br>molla e della linea di comando, e le caratteristiche aerodinamiche quali i coefficienti di momento di<br>cerniera HM (Hinge Moment).<br>Il metodo comunemente utilizzato per le analisi di flutter è il Doublet Lattice Method (DLM) che è<br>noto sovrastimare gli HM delle superfici di controllo e suggerisce di applicare la correzione utilizzando<br>i valori stazionari misurati in galleria del vento. Tale correzione, essendo di natura stazionaria, è<br>considerata valida quando i modi propri delle superfici sono a bassa frequenza (2-3 Hz), mentre se i<br>modi sono a frequenza più elevata (come i modi di tab che in genere sono sopra ai 15 Hz) la correzione<br>proposta può non essere applicabile.<br>Lo studio effettuato presso Alenia Aeronautica e presentato in questa tesi, ha avuto lo scopo di calcolare<br>i coefficienti di momento di cerniera HM (Hinge Moment) non stazionari mediante analisi CFD per<br>varie frequenza di oscillazione di alettone. Lo scopo è quello di usare questi coefficienti per correggere<br>quelli calcolati dal DLM, teoria utilizzata per le analisi di flutter, che però sovrastima il calcolo dei<br>coefficienti di momento di cerniera. È stato usato come solutore il software commerciale Star-CCM+,<br>per varie frequenze di oscillazione dell’alettone (10 Hz, 20 Hz, 30 Hz, 40 Hz, 50 Hz). Tramite tale<br>software è stato calcolato il valore di HM, sia schematizzando il problema in 2D, sia in 3D. Inoltre<br>Star-CCM+ è stato impostato per il caso 2D di modo tale da fornire i valori di HM calcolati alle varie<br>frequenze sia tramite le equazioni di Eulero e sia tramite le RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes)<br>utilizzando il k-epsilon come modello di turbolenza; mentre per il problema 3D i valori di HM sono stati<br>calcolati solamente tramite le RANS utilizzando sempre come modello di turbolenza il k-epsilon. Questo<br>ha permesso di confrontare l’accuratezza e le tempistiche necessarie all’ottenimento dei risultati, utilizzando<br>le equazioni di Eulero in 2D e le RANS in 2D e 3D.<br>Come previsto, le RANS 3D hanno fornito risultati più accurati rispetto all’utilizzo delle equazioni di<br>Eulero e delle RANS 2D, a discapito però del tempo necessario per ottenere la soluzione.<br>I valori di HM stazionari calcolati con questo metodo replicano molto bene i valori misurati in WT.<br>Rimane da valutare la bontà dei calcoli instazionari che potrebbero essere validati mediante opportuni<br>test di galleria, utilizzando un modello con alettone oscillante e trasduttori di pressione.
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