Valutazione di un codice CFD per flussi ipersonici in non equilibrio chimico e termico = Evaluation of a CFD Code for Hypersonic Flows in Chemical and Thermal Nonequilibrium

Lo studio e l’analisi del volo ipersonico rappresentano un campo di ricerca attivo da oltre mezzo secolo, coniugando tecnologie consolidate e ambiti sperimentali in continua evoluzione. Le indagini nel settore dell’ipersonica hanno consentito il raggiungimento di traguardi significativi sia in ambito civile – come lo sviluppo di capsule di rientro e di prototipi di velivoli ipersonici a propulsione – sia in ambito militare, con la progettazione di sistemi missilistici ipersonici. L’avanzamento di tali ricerche è stato reso possibile dall’implementazione delle tecniche di Computational Fluid Dynamics (CFD), oggi ampiamente diffuse e impiegate nei diversi settori dell’ingegneria. Il presente lavoro di tesi si propone di valutare le prestazioni e la competitività di un codice CFD sviluppato presso il Politecnico di Torino per l’analisi di flussi ipersonici, scritto in linguaggio Fortran. Per una più approfondita comprensione dei risultati ottenuti, il lavoro si apre con una trattazione teorica sugli aspetti fisici e termochimici caratteristici dei flussi ipersonici, con particolare attenzione alle condizioni di non equilibrio. Successivamente, viene fornita una panoramica sui modelli e le metodologie implementate nel codice CFD oggetto di studio. Infine, si presentano i risultati delle simulazioni condotte su un blunt body con differenti configurazioni e condizioni iniziali. I risultati vengono confrontati con quelli ottenuti mediante il software commerciale STAR-CCM+ e con dati presenti in letteratura, al fine di valutarne l’accuratezza rispetto ai riferimenti disponibili e di analizzare i potenziali vantaggi.