Validazione delle prestazioni di eliche a bassi numeri di Reynolds tramite analisi CFD e modelli di ordine ridotto = Low Reynolds number propeller performance validation by CFD analysis and reduced order models

In questa tesi verrà svolta un’attività di ricerca sulle prestazioni del propeller T-Motor 15x5 mediante l’uso del software Star-CCM+ per l’analisi CFD e codici di risoluzione che implementano metodi di ordine ridotto. Nel dettaglio, verrà simulata una condizione di hovering in condizioni off-design a basso Reynolds per cui, trovandosi in un regime transizionale, risulterà particolarmente importante andare a regolare correttamente i parametri dei modelli di transizione e turbolenza. L’obiettivo dello studio è quello di validare questi modelli confrontando i risultati con quelli sperimentali svolti in una galleria del vento nelle stesse condizioni. Nel capitolo 1 verrà svolta una breve introduzione al lavoro di tesi e verrà descritto lo stato dell’arte nell’ambito dei propellers. Seguirà un approfondimento legato ai modelli di ordine ridotto maggiormente utilizzati per l’analisi semplificata delle eliche – capitolo 2 – ed uno riguardo la risoluzione numerica di un flusso turbolento con le equazioni mediate da Reynolds (RANS) con chiusura del problema col modello di turbolenza k-ω SST (Menter) ed il modello di transizione γ-Re_θ. Nel capitolo 4 verranno svolte alcune analisi 2D sul profilo SD7003, di cui si dispone di un gran numero di dati, al fine di impostare una simulazione che fornisca risultati in linea con quelli fisici. Nei capitolo 5-6 seguirà l’analisi dell’elica T-Motor; prima un’analisi bidimensionale a diverse sezioni, da cui si ricaveranno le polari dei profili al variare del Reynolds e dell’incidenza, in seguito, un’analisi completa dell’elica 3D. Nel capitolo 7 si farà uso di codici sviluppati dall’ ing. Matteo Scanavino e dal collega Mario Alì per analizzare la T-Motor con il Modello dell’elemento di pala (BET) e con la teoria a vortici a partire dai dati forniti nel capitolo 5. Questi risultati saranno anche confrontati con quelli forniti da programmi commerciali che implementano entrambi i metodi.