Validazione di un modello CFD di presa dinamica in condizioni di vento traverso ed effetto suolo

The following work is based on the 5th edition of the AIAA Propulsion Aerodynamic Workshop (PAW05), which concerns an isolated axisymmetric inlet model under crosswind conditions near the ground. The interaction between air flow, inlet and ground causes the formation of particular ground vortical structures that affect the operability of aircraft engines. The main objective of this Workshop is to assess the accuracy of existing CFD methods in simulating the aerodynamic impact of ground vortex ingestion on inlet performance. Experimental data - obtained at three different crosswind velocities - were compared with the numerical results from the CFD simulations, performed using the commercial software ANSYS Fluent. Two computational grids provided by the Workshop and three turbulence models were used in order to analyze the influence of these aspects on the results. For the two lowest crosswind velocities, all simulations predicted the presence of a ground vortex. The agreement between numerical results and experimental data worsened as the crosswind velocity increased. Additional data, contours and views of ground vortical structures were also obtained from the simulations in order to better understand the phenomenon for the three considered crosswind velocities.

Il seguente lavoro è basato sulla quinta edizione del Propulsion Aerodynamic Workshop (PAW) proposto dall'AIAA (American Institute of Aeronautics and Astronautics). Il caso in esame riguarda un modello isolato di presa dinamica sottoposto a delle condizioni di vento traverso in prossimità del suolo. L'interazione tra flusso d'aria, presa dinamica e suolo determina la formazione di particolari strutture vorticose a terra che influenzano il funzionamento dei motori aeronautici. L'obiettivo principale di questo Workshop è quello di valutare l'accuratezza dei modelli CFD esistenti in termini di simulazione dell'impatto aerodinamico comportato dall'ingestione di tali strutture vorticose all'interno delle prese dinamiche. I dati sperimentali - ottenuti considerando tre diverse velocità del vento traverso - sono stati confrontati con i risultati numerici provenienti dalle simulazioni CFD, realizzate impiegando il software commerciale ANSYS Fluent. Sono state utilizzate due griglie computazionali fornite nel Workshop e tre diversi modelli di turbolenza in modo da studiare l'influenza esercitata da questi aspetti sui risultati. Tutte le simulazioni hanno predetto la formazione di un vortice a terra per le due velocità del vento traverso più basse. La corrispondenza tra risultati numerici e dati sperimentali è diminuita all'aumentare della velocità del vento traverso. Ulteriori dati, distribuzioni e visualizzazioni delle strutture vorticose a terra sono stati estrapolati dalle simulazioni in modo da comprendere meglio il fenomeno per le tre velocità del vento traverso considerate.