ANALISI DI SENSIBILITÀ PARAMETRICA DI UN SISTEMA IN LOGICA FUZZY APPLICATO ALLA PROGETTAZIONE INVERSA DI UN UGELLO CONVERGENTE-DIVERGENTE

The present thesis proposes an inverse design methodology for the development of a convergent–divergent nozzle, with the aim of determining the area distribution starting from a prescribed pressure distribution. The system was entirely developed in Matlab, adopting a fuzzy logic–based approach that replaces previous Simulink® implementations and overcomes their limitations in terms of flexibility and control of the inference processes. The implemented algorithm was applied to three flow regimes — subsonic, transonic, and supersonic — introducing different strategies for constructing fuzzy rules and a parametric study aimed at assessing the influence of variations in the shape of the membership functions on the final results. Particular attention was devoted to the accurate identification of the throat section and the consistent definition of its area, two aspects that had represented major challenges in previous studies. The proposed method is distinguished by its ability to achieve more accurate and stable results with reduced computational effort, thereby improving the consistency between the generated area distributions and the target pressure profiles. Comparisons with previous models demonstrate a significant reduction in error and a smoother behavior of the profiles, confirming the effectiveness of the new approach. The thesis concludes with the presentation of numerical results and a discussion of future developments, focused on extending the method to three-dimensional models and multi-variable fuzzy systems.

Il presente lavoro di tesi propone una metodologia di inverse design per la progetTazione di un ugello convergente–divergente, con l’obiettivo di ricavare la distribuzione delle aree a partire da una distribuzione di pressione prefissata. Il sistema è stato sviluppato interamente in Matlab, adottando un approccio basato sulla logica fuzzy che sostituisce le precedenti implementazioni in Simulink® e ne supera i limiti in termini di flessibilità e controllo dei processi di inferenza. L’algoritmo realizzato è stato applicato ai tre regimi di flusso — subsonico, transonico e supersonico — introducendo diverse metodologie di costruzione delle regole fuzzy e una fase di studio parametrico volta a valutare l’influenza delle variazioni di forma delle funzioni di appartenenza sui risultati finali. Particolare attenzione è stata dedicata alla corretta individuazione della sezione di gola e alla definizione coerente della sua area, due aspetti che avevano rappresentato le principali criticità nei lavori precedenti. Il metodo proposto si distingue per la capacità di ottenere risultati più accurati e stabili con un ridotto sforzo computazionale, migliorando la coerenza tra le aree generate e le distribuzioni di pressione desiderate. I confronti effettuati con i modelli precedenti mostrano una significativa riduzione dell’errore e una maggiore regolarità dei profili, confermando l’efficacia del nuovo approccio. L’elaborato si conclude con la presentazione dei risultati numerici e una discussione sulle prospettive future, orientate verso l’estensione del metodo a modelli tridimensionali e sistemi fuzzy multi-variabili.