Raffinamento adattativo della griglia di calcolo guidato da sensori per flussi ipersonici = Adaptive mesh refinement driven by sensors for hypersonic flows

L'Ipersonica è un'affascinante area della Fluidodinamica caratterizzata da forti discontinuità come onde d'urto e d'espansione. Alle volte le irregolarità nel campo di flusso possono indurre in ambiguità ed errori nell'esatta definizione delle caratteristiche di flusso. Nel presente lavoro è proposto un nuovo metodo di rilevazione di campi di flusso ipersonici che combina le tecniche di Fluido Dinamica Computazionale, attraverso il software commerciale STAR-CCM+, con i classici metodi di rilevazione. Partendo da ben noti metodi di processamento di immagini, come Canny-Edge, il nucleo del lavoro è la creazione di sensori capaci di catturare le caratteristiche di flusso fissate. Con questo obiettivo, il modello creato include le due fasi complementari di creazione della mesh e dei sensori. Lo step di definizione della mesh ha importanza primaria per impostare le giuste condizioni per lo sviluppo del processo di rilevazione. In particolare, la tecnica di raffinamento adattativo della mesh consente di definire un metodo dinamico di generazione della mesh capace di dimensionare le celle a dovere nelle regioni target. La definizione dei sensori è basata sul metodo dei gradienti, come nel metodo Canny-Edge, sostituendo l'intensità luminosa con la pressione o il numero di Mach. Tuttavia, la condizione sul gradiente non è sufficiente per ottenere soluzioni accurate. Per la rilevazione delle onde d'urto e d'espansione, è imposta una seconda condizione sul Mach normale alla discontinuità considerata. Difatti, una generica onda d'urto obliqua può essere trattata come un'onda d'urto normale sovrapposta ad un campo uniforme e la direzione normale dell'onda d'urto è perpendicolare al gradiente del Mach o di pressione locale. Il sensore della superficie di contatto è basato su una doppia condizione sul gradiente, combinando un gradiente del Mach rilevante con gradiente di pressione minimo. Per quanto riguarda la scia, una condizione sulla temperatura totale è più appropriata data la grande variazione nella regione dove lo strato limite si stacca dal corpo. L'obiettivo finale del lavoro è definire delle funzioni normalizzate e presentare dei parametri ottimi per ciascun sensore. In questo modo l'utente può eseguire la rilevazione della caratteristica di flusso desiderata scegliendo un valore tra uno specifico range ottenuto dalle simulazioni svolte.