Previsione del flusso laminare per le pale del rotore
Le basi fisiche della transizione dal flusso laminare al flusso con turbolenza sono molto meglio definite per le ali fisse rispetto alle pale del rotore. In quest'ultimo caso, è necessario tenere in considerazione sia la rotazione che il passo ciclico. Gli scienziati impegnati nel progetto LAMBLADE, finanziato dall'UE, hanno sviluppato strumenti teorici e numerici per il calcolo dei parametri del flusso laminare di base in condizioni instabili e allo scopo di prevedere la transizione. Il codice utilizza come input i tre componenti della distribuzione esterna della velocità sulla superficie della pala ottenuta da un flow solver non viscoso. Per lo sviluppo degli strumenti numerici per il calcolo delle principali quantità degli strati esterni per condizioni di flusso instabili è stato necessario affrontare due problemi principali. Il primo era il trattamento dei punti di stagnazione in cui la velocità del flusso locale è pari a zero. Il secondo era la separazione del flusso o dello strato esterno dalla superficie, con la formazione di una serie di vortici. Quest'ultimo è caratterizzato da una frizione pari a zero sulla superficie. LAMBLADE ha risolto con successo queste problematiche ottenendo una soluzione numerica che descrive il comportamento dello strato esterno instabile sia per il caso 2D che per il caso 2.5D. In seguito, i ricercatori sono passati alla previsione della transizione al flusso con turbolenza. L'analisi della transizione si è basata sull'applicazione della teoria dei raggi e sull'approccio multi-scala. Il codice calcola l'amplificazione dell'instabilità di un singolo raggio (linea caratteristica) nello spazio tempo, utilizzando i calcoli del lato esterno instabile insieme ad altri parametri. Per calcolare raggi multipli, il codice è utilizzato diverse volte, in modo da ottenere una previsione della transizione efficace. Lo sviluppo del codice numerico che descrive il comportamento dello strato esterno e la transizione al flusso con turbolenza nelle pale dei rotori ha consentito scoperte di valore inestimabile. Questi strumenti senza precedenti saranno particolarmente importanti nella progettazione delle pale laminari per veicoli a cuscino d'aria. In questo modo si ridurrà la resistenza e, di conseguenza, anche il rumore e le emissioni di gas serra, contribuendo alla realizzazione di un trasporto aereo rispettoso dell'ambiente.
