Studio numerico del fenomeno di isteresi in un ugello parabolico = Numerical Investigation of Hysteresis in a Parabolic Nozzle

Nel seguente studio si propone di analizzare l'andamento isteretico del punto di separazione all’interno di un ugello TOP (Thrust Optimized Parabolic) soggetto a condizioni di sovraespansione, in riferimento alla fase di start-up. Tale studio riveste particolare interesse nella valutazione dell’efficienza degli ugelli e delle prestazioni del sistema propulsivo al variare delle condizioni operative. L’analisi si è svolto mediante simulazioni CFD condotte con il software ANSYS Fluent; è stato investigato il comportamento del flusso interno all'ugello al variare del Nozzle Pressure Ratio. Tale variazione, sia crescente che decrescente, ha dimostrato la presenza di due regimi di separazione, con relativa transizione e ri-transizione. Nello specifico queste due configurazione sono denominate Free Shock Separation (FSS) e Restricted Shock Separation (RSS). Avvalendosi di un caso test per valutare il modello di turbolenza e la mesh più idonea allo studio dell'ugello parabolico è stato operato un confronto con i dati sperimentali relativi ad una geometria differente, nello specifico un ugello TIC (Truncated Ideal Contour). Sono state utilizzate diverse mesh di riferimento, al fine di valutare la sensibilità numerica dei risultati ottenuti e garantire l’accuratezza delle simulazioni RANS effettuate. Inoltre, è stato effettuato un confronto in termini di modello di turbolenza (SST k-ω e Spalart-Allmaras), per determinare il più idoneo alla previsione del fenomeno della separazione e a quello dell'isteresi.