Modello fisico di attuatore al plasma con scarica a barriera di dielettrico (DBD) per simulazioni numeriche tramite software commerciale = Physical model of dielectric barrier discharge (DBD) plasma actuator for numerical simulations using commercial software

La rinnovata attenzione degli ultimi anni per il volo in regime ipersonico, dove altri metodi di controllo di flusso e di strato limite sono spesso inefficaci, ha riacceso l'interesse per gli attuatori al plasma di tipo Dielectric Barrier Discharge. Questi attuatori, che sono composti semplicemente da un dielettrico che separa due elettrodi, funzionano sottoponendo questi ultimi a una differenza di potenziale che genera una scarica. A pressione atmosferica, questa scarica causa un getto in prossimità della parete che previene i gradienti avversi di pressione tipici dei flussi separati; a basse pressioni, il plasma diffonde lungo tutta la superficie, garantendo un effetto di riscaldamento a parete. I bassi consumi, la capacità di accendersi e spegnersi rapidamente, l'assenza di parti mobili e le ridotte dimensioni sono tutte caratteristiche che ne rendono interessante l'utilizzo. Questi attuatori sono usati con successo in un'ampia gamma di problemi di controllo del flusso, come la prevenzione della separazione, il controllo della transizione e la riduzione della resistenza aerodinamica. Lo scopo di questo lavoro di tesi è di creare un modello implementato su uno dei software commerciali di maggior diffusione, STAR-CCM+, di questo attuatore. Il punto di partenza è la tesi di dottorato di Rocco Arpa [1], supervisionata dal professor D'Ambrosio nel 2011, di cui si riproducono due scenari di simulazione: un primo scenario, più semplice, con una scarica in corrente continua in un'atmosfera di puro azoto, e un secondo, più simile al vero, con una scarica in corrente alternata in un'atmosfera di aria composta all'80% da azoto e al 20% da ossigeno. Si descrivono i fondamenti teorici, le assunzioni compiute, gli input richiesti da altri software per complementare la simulazione, il setup delle simulazioni e i risultati ottenuti. Questo modello vuole porsi come una base per i lavori futuri, in cui si auspica che possa essere implementato in simulazioni più complesse e vicine a esperimenti già condotti, al fine di verificarne la validazione.