Analisi e modellazione di valvole antighiaccio per applicazioni aerospaziali = Analysis and Modeling of Anti-Icing Valves for Aerospace Applications

La modellazione di sistemi fisici è uno strumento essenziale in ingegneria, poiché consente di analizzare e prevedere il comportamento di un sistema senza ricorrere esclusivamente a prove sperimentali. Per le valvole PRSOV (Pressure Regulating and Shut-Off Valve) impiegate nei sistemi antighiaccio, è fondamentale descrivere accuratamente il comportamento del fluido al loro interno. A seconda del livello di dettaglio e delle risorse disponibili, è possibile utilizzare modelli CFD, che offrono una rappresentazione fedele della fisica a elevato costo computazionale, oppure modelli dinamici a parametri concentrati in Simulink, capaci di fornire stime rapide tramite semplificazioni e parametri correttivi. L’obiettivo di questa tesi è migliorare la rappresentazione fisica dei modelli a parametri concentrati, sostituendo parametri e funzioni calibrate privi di riscontro fisico, introdotti per far aderire il modello ai risultati attesi ma non rappresentativi della realtà fisica, con dati derivati da simulazioni CFD. Il lavoro è stato articolato in quattro fasi principali: definizione di un piano di campionamento CFD in funzione del grado di apertura della valvola e del salto di pressione; semplificazione della geometria di un modello CFD preesistente per ridurre il costo computazionale; esecuzione delle analisi CFD per ottenere portata e forze sul pistone; rielaborazione dei risultati ottenuti per costruire mappe implementabili all'modello Simulink. L’integrazione delle correzioni ha modificato significativamente la stima della posizione degli elementi mobili e delle grandezze associate, evidenziando l’impatto delle correzioni apportate nel modello a parametri concentrati e dimostrando come tali modelli possano rappresentare fenomeni complessi senza aumentare eccessivamente i costi computazionali. Tra gli sviluppi futuri, si prevedono la validazione sperimentale delle mappe, l’inclusione di effetti finora trascurati e un’analisi di sensibilità rispetto a semplificazioni geometriche e assunti di pressione, al fine di confermare l’affidabilità del modello in un ampio intervallo di condizioni operative.