ANALISI CFD E OTTIMIZZAZIONE AERODINAMICA DI UNA PALETTA STATORICA MEDIANTE IL METODO ADJOINT

In recent years, the optimization and efficiency enhancement of conventional energy systems have become primary research objectives, driven by the imperative to mitigate climate change and expedite the sustainable energy transition. Within this framework, the present thesis focuses on the fluid dynamic investigation of the flow under operating conditions around an axial compressor stator blade, as well as the implementation of numerical methods for geometric optimization, aiming to enhance the thermodynamic efficiency of the component. The CFD (Computational Fluid Dynamics) study was conducted on a three-dimensional complex geometry of a stator blade belogning to a high-pressure compression stage. The structured computational grid was generated using the Fidelity CFD Autogrid. For the fluid dynamic simulation, the open-source solver SU2 was employed, selected both for its robustness in RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) computations and for its capabilities in gradient extraction via the discrete adjoint method, which is critical for the geometric optimization phase. Finally, the post-processing and visualization of the flow field and geometric variations were performed using ParaView.

Negli ultimi anni, l'ottimizzazione e l'efficientamento dei sistemi energetici tradizionali sono diventati obiettivi primari della ricerca, spinti dalla necessità di affrontare il cambiamento climatico e accelerare la transizione energetica sostenibile. In questo contesto, il presente lavoro di tesi si concentra sullo studio fluidodinamico del flusso in condizioni operative attorno a una paletta statorica di un compressore assiale e sull'applicazione di metodi numerici per l'ottimizzazione geometrica, con l'obiettivo di incrementare l'efficienza termodinamica del componente. Lo studio CFD è stato condotto su una geometria tridimensionale complessa di una paletta statorica, di un alto stadio di compressione. La griglia di calcolo strutturata è stata generata mediante il software Fidelity CFD Autogrid. Per la simulazione fluidodinamica è stato impiegato il solver open-source SU2, scelto sia per la sua robustezza nell'ambito delle risoluzioni RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes), sia per le sue funzionalità nell'estrazione dei gradienti tramite il metodo Adjoint-based, fondamentale per la fase di ottimizzazione geometrica. La post-elaborazione e la visualizzazione del campo di moto e delle variazioni geometriche sono state infine eseguite tramite ParaView.