Analisi numerica sull’impatto del guide tube nella separazione di flusso in ugelli sovraespansi = Numerical study on the impact of the guide tube on flow separation in overexpanded nozzles

Questo lavoro di tesi si focalizza sull’analisi numerica CFD (Computational Fluid Dynamics) finalizzata a osservare l’influenza del guide tube sul punto di separazione del flusso in un ugello troncato ideale (TIC). Durante le fasi di avviamento e spegnimento del motore, la forte sovraespansione del getto all’interno dell’ugello provoca un’inevitabile separazione del flusso. Nel corso di questi processi transitori, la posizione di separazione si sposta assialmente, in funzione del rapporto di pressione dell'ugello (NPR). Questa fenomenologia può generare forti gradienti di pressione sfavorevoli che compromettono le prestazioni propulsive e inducono la nascita di forze aerodinamiche, con particolare attenzione ai “side-loads”, potenzialmente dannosi per l’integrità strutturale del lanciatore. Per mitigare questi effetti, l’equipaggiamento nelle strutture e piattaforme di lancio di un guide tube rappresenta una soluzione efficace che consente un indirizzamento controllato e sicuro dei gas di scarico. Inoltre, il guide tube introduce al contempo un effetto di aspirazione che influisce sul comportamento del flusso nell’ugello, in particolare, modificando la posizione del punto di separazione durante le fasi transitorie di funzionamento del motore. A questo scopo, le simulazioni vengono condotte attraverso il software Ansys Fluent, variando opportunamente i parametri di design, le condizioni al contorno e la geometria del condotto stesso. I risultati ottenuti offrono spunti per strategie di controllo della separazione negli ugelli troncati, con potenziali applicazioni nel settore della propulsione spaziale.