Simulazione e analisi numerica di attuatori al plasma in flussi turbolenti di canale = Simulation and numerical analysis of plasma actuators in turbulent channel flows

Gli attuatori al plasma a scarica di barriera dielettrica (DBD PAs) rappresentano un interessante metodo di controllo attivo di un flusso turbolento finalizzato a ridurne la resistenza di attrito e ad abbatterne la turbolenza di parete. Ormai da diversi anni i metodi attivi per il controllo del flusso, e in particolare gli attuatori al plasma, sono oggetto di studio e sperimentazione, come testimoniano svariati risultati presenti in letteratura. Il presente lavoro di tesi è volto a investigare le potenzialità e l’efficacia degli attuatori al plasma dal punto di vista numerico, simulando un flusso turbolento di parete in un canale piano. A tal scopo verrà adoperato un codice DNS (Direct Numerical Simulations) sviluppato ad hoc per lo studio che verrà svolto nel seguito. Il lavoro che verrà presentato sarà suddiviso in due parti principali. La prima parte è volta a descrivere e caratterizzare il funzionamento degli attuatori al plasma in un canale piano con aria in quiete. In questa condizione verranno svolte diverse simulazioni, variando alcuni parametri che regolano l’estensione del campo di bodyforce dell’attuatore. I risultati numerici ottenuti saranno poi confrontati con i dati sperimentali al fine di trovare la migliore corrispondenza e calibrare correttamente gli inputs per lo studio successivo. Nella seconda parte verranno svolte simulazioni e analisi riguardo un flusso turbolento d’aria nel canale piano. Verrà eseguita una prima simulazione in assenza di attuatori che, presa a riferimento, permetterà di evidenziare le differenze tra il caso non forzato e i casi forzati. Questi ultimi verranno esaminati al variare di due parametri, l’intensità della forzante e la spaziatura degli attuatori, permettendo quindi di indagare gli effetti globali degli attuatori al plasma sul flusso. Il fine ultimo cui è volta l’analisi dei risultati sarà quello di verificare numericamente le conclusioni ottenute dagli studi sperimentali già presenti in letteratura circa la riduzione della skin friction drag mediante il controllo attivo dello strato limite turbolento di parete.