Analisi dinamica delle strutture in un canale piano turbolento con riblets = Dynamic analysis of structures in turbulent channel flow with riblets

Considerate la crescita incessante del settore dell'aviazione civile e l'incombere dei termini dettati dal Green Deal che punta ad annullare le emissioni di CO_2 entro il 2050 all'interno di tale settore, è sempre maggiore l'interesse della comunità scientifica nei confronti delle tecniche di drag reduction e in particolare dei passive flow control methods. Tra i passive flow control methods più studiati vi sono le riblets, microscanalature superficiali allineate con la direzione del flusso. I benefici delle riblets in termini di riduzione della resistenza di attrito a parete sono stati molto spesso dimostrati con tecniche sperimentali, tuttavia, alcuni aspetti del comportamento di queste restano tuttora ignoti. All'interno di questo contesto, il presente elaborato si pone come obiettivo quello di cercare un riscontro numerico dei risultati sperimentali presenti in letteratura con il fine di spiegare come le riblets modifichino il flusso nei pressi della parete e comportino quindi una riduzione della resistenza d'attrito. Sfruttando i risultati di una simulazione DNS di un canale piano turbolento realizzata dal Dr A. Busse e dal Dr F. Alves Portela si è quindi effettuata l'analisi statistica della morfologia delle strutture coerenti che popolano il campo di moto e successivamente l'analisi della loro evoluzione spazio-temporale. L'analisi viene condotta per tre differenti casi, ciascuno dei quali presenta una diversa configurazione geometrica delle pareti del canale: caso di parete liscia, caso di parete equipaggiata con riblets longitudinali e caso di parete equipaggiata con riblets sinusoidali. L'identificazione delle strutture coerenti viene effettuata attraverso due diverse metodologie: la prima è basata sulla coerenza del prodotto delle fluttuazioni di velocità in direzione streamwise e wall normal, la seconda è basata invece sulla definizione del Q-factor. I risultati hanno mostrato evidenti differenze nella morfologia delle strutture coerenti tra il caso di parete liscia e i casi manipolati, mentre si sono riscontrate differenze di minore entità tra il caso manipolato con riblets longitudinali e quello manipolato con riblets sinusoidali.