CONFRONTO FRA CFD E MODELLO DI LEISHMAN-BEDDOES PER LO STALLO STATICO DI UN PROFILO ALARE NACA0012

Static stall is an aerodynamic phenomenon governed by the progressive separation of the boundary layer, which determines the onset of highly nonlinear aerodynamic loads. This thesis focuses on the characterization of static stall on the symmetric NACA 0012 aerofoil, investigated at a Mach number of 0.3 and a Reynolds number of 3.8*10^6. In order to analyze the complex stall phenomenology, this work adopts a hybrid methodological approach based on computational fluid dynamics (CFD) and the implementation of the Leishman-Beddoes semi-empirical model. The main objective is to demonstrate how the latter, although based on simplified nonlinear equations, can faithfully replicate the behavior of the fluid dynamic solver. To this end, data extracted from a campaign of numerical simulations at different angles of attack were used to solve bounded optimization problems using a genetic algorithm. The direct comparison between the CFD investigation and the analytical prediction showed an excellent correspondence. The model proved capable of approximating with extreme precision the curve of the static trailing edge separation point and the consequent lift loss. In conclusion, the Leishman-Beddoes model was fully validated for the considered case, confirming itself as a competitive and trustworthy prediction tool.

Lo stallo statico è un fenomeno aerodinamico dominato dalla progressiva separazione dello strato limite, la quale determina l’insorgenza di carichi aerodinamici fortemente non lineari. Il presente lavoro di tesi è focalizzato sulla caratterizzazione dello stallo statico sul profilo alare simmetrico NACA 0012, indagato alle condizioni di numero di Mach pari a 0.3 e numero di Reynolds pari a 3.8 \cdot 10^6. Al fine di analizzare la complessa fenomenologia dello stallo, l’elaborato adotta un approccio metodologico ibrido basato sulla fluidodinamica computazionale (CFD) e sull'implementazione del modello semi-empirico di Leishman-Beddoes. L'obiettivo principale è dimostrare come quest'ultimo, pur essendo basato su equazioni non lineari semplificate, sia in grado di replicare fedelmente il comportamento del solutore fluidodinamico. A tal fine, i dati estratti da una campagna di simulazioni numeriche a differenti angoli di attacco sono stati impiegati per la risoluzione di problemi di ottimizzazione vincolata utilizzando un algoritmo genetico. Il confronto diretto tra l'indagine CFD e la previsione analitica ha mostrato un'ottima corrispondenza. Il modello si è dimostrato capace di approssimare con estrema precisione la curva del punto di separazione statico al bordo d'uscita e la conseguente perdita di portanza. In conclusione, il modello di Leishman-Beddoes è stato pienamente validato per il caso in esame, confermandosi uno strumento di previsione competitivo e affidabile.