Progettazione preliminare di un banco prova per ugelli = Preliminary design of a test rig for nozzles

Lo scopo di questa tesi è la progettazione preliminare di un banco prova per diverse tipologie di ugelli. Ad una breve parte introduttiva, seguono quattro capitoli. L’introduzione considera lo stato dell’arte di questo tipo di apparati sperimentali, descrive il documento di riferimento [1] e presenta l’ugello che si è deciso di analizzare, l’Aerospike. A seguito di una breve spiegazione circa le motivazioni dietro questa scelta, si prosegue descrivendone la struttura, caratteristiche e principio di funzionamento. Il primo capitolo si focalizza sulla progettazione vera e propria del banco di prova: dalla scelta dei vari componenti alla descrizione delle loro caratteristiche, dimensionamento, materiali e funzionalità. Il secondo si concentra su un unico obiettivo: il preciso dimensionamento dell’ugello Aerospike. Dal momento che il procedimento definisce una possibile duplice geometria e un’accurata analisi circa la migliore configurazione da adottare non conduce ad una decisione definitiva, si prosegue la fase successiva continuando ad analizzare entrambe. Il capitolo successivo si concentra sull’analisi numerica: nella prima parte, utilizzando il software commerciale Ansys Fluent 2020 R2, si svolge uno studio fluidodinamico computazionale bidimensionale consistente nel simulare il funzionamento dell’ugello con quattro differenti rapporti di pressione, mentre, nella seconda, avviene la sua validazione attraverso il confronto con dei risultati analoghi presenti in letteratura. Il quarto capitolo presenta un’analisi fluidodinamica computazionale 3D. In questo caso, si effettua con due soli rapporti di pressione: il primo necessario a validare il modello, il secondo per analizzare la condizione in cui l’apparato, una volta costruito, si potrebbe trovare ad operare. Infine, la sezione conclusiva, oltre a commentare i risultati ottenuti, si concentra principalmente su due aspetti: le fasi successive a quelle svolte in questa tesi e gli ulteriori obiettivi che l’apparato in questione, una volta realizzato, potrebbe raggiungere.