Studio numerico di un flusso secondario coassiale per il controllo della separazione in ugello TOP durante il transitorio di start-up. = Numerical study of a coaxial secondary flow for separation control in a TOP nozzle during start-Up transient.

Il primo stadio dei lanciatori alimentati a propellente liquido è predisposto a subire una specifica tipologia di intensi carichi instazionari chiamati side loads che hanno luogo durante le fasi di start-up dei motori a livello del mare. L’origine di tali carichi è riconducibile al fenomeno della separazione dello strato limite turbolento che avviene all’interno dell’ugello, in condizioni di getto sovraespanso. Per gli ugelli della categoria Thrust Optimized Parabolic (TOP) esistono in particolare due possibili configurazioni del flusso interno separato chiamate Free Shock Separation (FSS) e Restricted Schock Separation (RSS), la cui evoluzione determina due picchi caratteristici di carico laterale durante l’avviamento del motore. Nel presente elaborato, utilizzando un dispositivo in grado di emettere un getto secondario coassiale in corrispondenza della sezione d’uscita dell’ugello TOP assegnato, si intende verificare il raggiungimento delle condizioni di strato limite completamente aderente a parete (full flowing conditions) per valori di pressioni di camera minori rispetto al funzionamento nominale senza dispositivo. Per raggiungere tale scopo, si è svolta una serie di simulazioni RANS parametrizzate, ricavando risultati volti a comprendere la fisica del problema e a quantificare i vantaggi introdotti dall’utilizzo del dispositivo citato per il controllo della separazione.