Ricostruzione numerica di dati sperimentali sulla retro-propulsione supersonica = Numerical reconstruction of experimental data in supersonic retro-propulsion

La prospettiva di future missioni umane sulla superficie di Marte rende necessario lo sviluppo di nuovi sistemi di decelerazione atmosferica, in quanto, a causa dell’inevitabile aumento della massa dei payloads, le tecnologie moderne diventerenno inadeguate. Una delle alternative più promettenti, ad oggi, sembra essere la retro-propulsione supersonica. Si tratta di un sistema di decelerazione che prevede l’accensione di uno o più retro-propulsori quando ancora la sonda si trova in regime supersonico. In questo modo si origina un campo di moto abbastanza complesso, che deve essere studiato nel detteglio al fine di poter fare previsioni sulle prestazioni di tale sistema. L’obiettivo di questa trattazione è, mediante l’uso del software STAR-CCM+, quello di cercare di ricostruire i dati sperimentali prodotti presso il NASA Langley Research Center nel 2010, nel caso di un singolo propulsore ad incidenza nulla, in diverse condizioni di funzionamento. Nel seguito della trattazione verranno quindi illustrati gli attuali sistemi di ingresso atmosferico per missioni marziane e ne verranno evidenziati i limiti. Seguirà una breve descrizione del campo di moto, dato dall’interazione tra un getto sottoespanso ed una corrente supersonica. Saranno illustrati il set-up sperimantale ed i risultati di NASA, dopodiché verranno presentati i risultati delle simulazioni numeriche. Tutte le simulazioni prevedono l’uso di un approccio assial-simmetrico, con modello laminare o k-ω, e sono finalizzate alla determinazione del coefficiente di pressione medio sulla superficie del forebody. Per concludere, viene sottolineata l’importanza dell’introduzione nelle simulazioni di gas caldi, invece dell’aria, e di un’atmosfera di tipo marziano, per possibili sviluppi futuri.