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Capacità di simulazione ottimizzate per una migliore progettazione degli aeromobili

Nel settore aeronautico la simulazione numerica dei flussi rappresenta attualmente uno dei principali elementi nell’ambito del processo di progettazione aerodinamica. Tuttavia, gli ambiziosi obiettivi sul piano del traffico aereo dei prossimi decenni richiedono massicci investimenti tesi al potenziamento delle capacità e degli strumenti delle simulazioni numeriche in vari ambiti.
Capacità di simulazione ottimizzate per una migliore progettazione degli aeromobili
La maggior parte degli strumenti di simulazione aerodinamica impiegati quotidianamente nel settore aeronautico si basa principalmente sui metodi dei volumi finiti. Le applicazioni reali, che sono solitamente vincolate alla discretizzazione del secondo ordine delle equazioni pertinenti sottostanti, richiedono decine o addirittura centinaia di milioni di punti di reticolati in grado di garantire soluzioni accurate e di fornire un’analisi approfondita delle caratteristiche dei flussi complessi. Negli ultimi anni si è assistito in tutto il mondo alla conduzione di tutta una serie di lavori incentrati sullo sviluppo di metodi di dinamica computazionale dei fluidi di ordine superiore che, rispetto alle controparti di ordine inferiore, offrono un ampio potenziale in termini di aumento dell’accuratezza predittiva correlata all’errore di discretizzazione a costi prestabiliti e di riduzione delle spese relative agli strumenti informatici per un dato livello di precisione. Tuttavia, l’inerente complessità dei metodi di simulazione di ordine superiore richiede massicci investimenti per il raggiungimento della maturità industriale.

Il principale obiettivo perseguito dal progetto IDHOM (“Industrialisation of high-order methods – a top-down approach”), finanziato dall’UE, consisteva nel potenziamento e nel raggiungimento della maturità industriale per i metodi di simulazione di ordine superiore adattativi relativi ad applicazioni su ampia scala nel settore dell’analisi e della progettazione degli aeromobili. Nell’ambito dell’iniziativa è stato adottato un approccio di tipo “top-down” che prevedeva l’utilizzo di una serie di complessi casi di prova per l’attuazione di potenziamenti e miglioramenti dedicati dell’infrastruttura di simulazione di ordine superiore completa, che comprendevano la generazione della rete, l’efficienza del solutore di flusso e la visualizzazione del flusso.

I casi di prova erano incentrati su flussi aerodinamici turbolenti costanti e incostanti riguardanti l’aerodinamica interna ed esterna, nonché applicazioni aeroelastiche e aeroacustiche. I complessi casi d’uso definiti dal settore costituivano il punto di partenza per la dimostrazione e la valutazione dello stato attuale dei metodi di ordine superiore che rappresentavano i cavalli di battaglia per le applicazioni industriali.

L’iniziativa IDIHOM ha contribuito a colmare il divario tra le aspettative correnti relative alle potenzialità dei metodi di ordine superiore e il loro impiego per applicazioni industriali reali, nel tentativo di garantire processi di progettazione potenziati, accurati e in grado di evitare inutili sprechi di tempo.

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Keywords

Progettazione degli aeromobili, metodi numerici, metodi di ordine superiore, dinamica computazionale dei fluidi