MODELLAZIONE IN AMBIENTE MATLAB/SIMULINK DI UN SERBATOIO CRIOGENICO A IDROGENO PER APPLICAZIONI AERONAUTICHE

Il presente lavoro di tesi si inserisce nel contesto della transizione verso una propulsione aeronautica sostenibile, focalizzandosi sull’impiego dell’idrogeno liquido come vettore energetico alternativo. Lo stoccaggio e la gestione a bordo di fluidi a temperature criogeniche (di circa 20 K) presentano complesse criticità termofluidodinamiche, legate ai carichi termici esterni e ai conseguenti fenomeni di evaporazione e sovrapressurizzazione (boil-off). L’obiettivo dell’elaborato è lo sviluppo di un modello numerico a parametri concentrati in ambiente MATLAB/Simulink, con utilizzo delle librerie Simscape per la simulazione termodinamica dell'intero fuel system aeronautico, ponendo un focus approfondito sul serbatoio criogenico. Nello specifico, il lavoro integra un profilo di missione di volo realistico con condizioni ambientali ricavate attraverso il modello International Standard Atmosphere (ISA), analizza la linea di alimentazione approfondendo la modellazione dell'isolamento termico delle tubazioni e implementa la dinamica dello sloshing all'interno del serbatoio, valutandone l'influenza sui meccanismi di scambio termico e sull'evoluzione del tasso di evaporazione. Lo strumento sviluppato consente di tracciare l'evoluzione transitoria di pressioni, temperature e portate lungo l'intero impianto, fornendo indicazioni predittive essenziali per il dimensionamento termo-strutturale e la gestione ottimale del combustibile in volo.