Controllo attivo della scia di autoveicoli in configurazione di platooning mediante algoritmi genetici = Active control of the wake of motor vehicles in platooning configuration using genetic algorithms

Il seguente lavoro di tesi è incentrato sull’utilizzo combinato delle tecniche di platooning e di controllo attivo della scia di un veicolo da trasporto commerciale. La definizione delle leggi di controllo è basata su un approccio di tipo genetico (GA). L’obiettivo principale da conseguire è la riduzione del coefficiente di resistenza aerodinamica su un modello di veicolo, focalizzandosi sul massimo ottenibile in termini di riduzione del coefficiente di resistenza L’algoritmo genetico richiede in input il valore della resistenza del veicolo ottenuto in seguito a diverse condizioni di forcing. I getti d’aria pressurizzata che sono iniettati attraverso delle fessure poste sulla base del modello possono descrivere segnali costanti nel tempo, oppure pulsati, di diversa complessità. Considerato l’utilizzo di più prototipi nello stesso momento, il processo di ottimizzazione viene eseguito più volte in modo da valutare le prestazioni di platooning e forcing quando viene modificata la distanza tra i veicoli, la velocità, e quale tra i modelli sia designato al controllo della scia. Dato il numero consistente di scenari, ogni processo di ottimizzazione è stato sviluppato in modo tale da conseguire dei risultati nell’arco di tre o quattro ore. La condizione di solo platooning, cioè senza la presenza di forcing attivo, che abbia prodotto il maggior beneficio prevede l’utilizzo in galleria del vento di due convogli con la stessa geometria distanziati di uno spazio pari alla metà della loro lunghezza, fornendo al contempo una riduzione aerodinamica del 11÷17% sul convoglio in testa, in base al numero di Reynolds associato alle condizioni, e del 45% per quello che segue. Da questa impostazione, la tecnica di controllo ottimale della scia per tutte le condizioni risulta essere quella con getto costante nel tempo, con riduzione ulteriore tra il 7÷27%, seguita al secondo posto da quella con getto a doppia onda sinusoidale, di prestazioni lievemente inferiori, migliore della versione con singola sinusoide. L’utilizzo di controllo attivo si verifica preferibile sul veicolo in testa, mentre qualunque veicolo in coda trae il maggior beneficio dal platooning. La pressione fluttuante misurata sulla base del veicolo che attua il forcing viene analizzata mediante la trasformata di Wavelet e la cross-correlazione di diverse sonde. L’utilizzo del controllo attivo della scia è responsabile dell’aumento di pressione registrata alla base modello, con escursioni che variano a seconda del segnale di controllo impartito. I segnali vengono acquisiti in regioni spaziali distinte, e il picco di pressione è posizionato nella porzione laterale, piuttosto che nella regione inferiore o superiore del modello. Si rivela utile per l’identificazione dei cambiamenti nella scia il confronto tra i risultati dei test condotti e i risultati caratterizzati dallo stesso numero di Reynolds ma in assenza di tecniche. Utilizzando come test di riferimento il caso naturale isolato, cioè privo di forcing e con un singolo modello, la tecnica del platooning altera i segnali di pressione ma non la loro correlazione. L’utilizzo del forcing invece riesce a ottenere riduzioni ulteriori di resistenza aerodinamica rendendo regioni interne della scia indipendenti le une dalle altre.