Analisi aerodinamica della goccia d'acqua: dalla caduta libera all'interazione con le superfici alari

Il presente elaborato analizza la fluidodinamica e l'aerodinamica della goccia d'acqua in ambito aeronautico. Partendo dall'analisi della particella in caduta libera, lo studio smentisce il diffuso mito della "forma a lacrima" grazie a una descrizione fisica rigorosa della sua reale morfologia, governata dall'equilibrio tra pressione aerodinamica e tensione superficiale. L'analisi differenzia il comportamento fluidodinamico in base alle dimensioni della goccia: dalle micro-gocce da nube, che mantengono una geometria sferica in regime viscoso, alle gocce di pioggia macroscopiche, che assumono la forma di sferoidi oblati e risultano soggette a instabilità e frammentazione al crescere del Numero di Reynolds. Nella seconda parte, la trattazione si focalizza sull'interazione tra la particella fluida e la superficie alare del velivolo. Viene esaminata la cinematica dell'impatto a parete, distinguendo tra i regimi di deposizione (spreading) e di spruzzo (splashing), e analizzando come parametri quali l'isteresi dell'angolo di contatto e lo sforzo di taglio aerodinamico determinino l'ancoraggio o lo scivolamento del fluido. Questa analisi risulta fondamentale per la sicurezza del volo: comprendere la formazione e il movimento del Runback Water (acqua di scorrimento superficiale) è infatti il presupposto essenziale per prevedere e mitigare la formazione di ghiaccio strutturale, garantendo l'integrità aerodinamica del velivolo in condizioni meteorologiche avverse .