SCOMPOSIZIONE DELLE FORZE AERODINAMICHE SU UN PROFILO ALARE NACA: APPLICAZIONE DEL FORCE PARTITIONING METHOD

La determinazione delle cause fisiche che generano i carichi aerodinamici in regime instazionario rappresenta una sfida complessa per la fluidodinamica computazionale (CFD) tradizionale. I metodi classici di calcolo, pur matematicamente esatti, si limitano a restituire solamente il valore globale della forza agente sulla parete, ma non forniscono alcun nesso tra le oscillazioni della forza e la cinematica dei vortici rilasciati nella scia. L'obiettivo del presente lavoro di tesi è lo sviluppo e la validazione di un algoritmo basato sul \textit{Force Partitioning Method} (FPM) per la scomposizione spaziale delle forze aerodinamiche. L'analisi è stata condotta su un profilo alare NACA 0012 fisso, posto in condizione di stallo profondo con un angolo di attacco di $25^\circ$ e immerso in un flusso laminare incompressibile a basso numero di Reynolds ($Re = 1000$). Il lavoro ha previsto una prima modellazione spaziale non strutturata tramite il software \textit{Pointwise}, seguita dall'esecuzione di simulazioni CFD transitorie in ambiente \textit{Ansys Fluent}. I campi cinematici di velocità e pressione estratti dal solutore sono stati successivamente post-processati tramite un codice sviluppato ad hoc in ambiente \textit{MATLAB}. Attraverso la risoluzione di un potenziale ausiliario e l'identificazione dei vortici mediante il Criterio Q, l'algoritmo esegue un'integrazione di volume che scompone la forza globale nei suoi contributi fisici fondamentali. Il confronto diretto tra la forza aerodinamica calcolata dall'FPM e quella ricavata da Fluent ha restituito un'eccellente sovrapposizione, validando la solidità dell'algoritmo creato. I risultati estratti dalla scomposizione dimostrano infine come, in condizioni di stallo, l'intera dinamica oscillatoria dei carichi sia governata esclusivamente dalla forza indotta dalla vorticità della scia, mentre l'effetto della viscosità si limita a un carico minimo e costante nel tempo.