Modellazione numerica degli effetti da scarica a barriera per il controllo attivo del flusso su profili alari

In questa memoria è preso in esame il controllo attivo del flusso su un profilo aerodinamico attraverso attuatori al plasma. Tali dispositivi generano plasma nello strato limite del profilo, inducendo una scarica a barriera a pressione atmosferica, permettendo il trasferimento di energia dal campo elettrico alle particelle neutre dello strato limite, dove il flusso è in procinto di separazione dal profilo (interazione Elettroidrodinamica – EHD), e influenzando il profilo di velocità nello strato limite. Gli elettrodi eccitati ionizzano, seppure debolmente, l’aria circostante ed il campo elettrico prodotto dagli stessi genera un vettore forza che agisce sul flusso esterno. Questa forza può essere espressa in termini di potenziale applicato ed essere considerata nelle equazioni di Navier-Stokes. Numerosi sono i lavori che hanno analizzato l’effetto di attuatori al plasma attraverso l’implementazione di modelli numerici semplificati che studiano l’effetto del plasma come forza volumetrica costante nel tempo e nello spazio, oppure modelli che analizzano la forza elettro-idro-dinamica che genera il plasma, forza elettrica linearizzata e dipendente dal campo elettrico. Nel presente lavoro, invece, è stato implementato un modello numerico in cui la forza, generata dal plasma, è ottenuta come prodotto della densità di carica e del campo elettrico, risolvendo l’equazione di Maxwell per ottenere il campo elettrico generato dal potenziale applicato agli elettrodi e un’ulteriore equazione che tiene in considerazione la densità di carica, che rappresenta la densità del plasma. Inizialmente il suddetto modello è stato simulato su una piastra con un attuatore al plasma, composto da due elettrodi e da materiale dielettrico. Successivamente, la modellazione numerica è stata implementata su un profilo NACA 0015, con attuatore al plasma posizionato in prossimità del bordo di attacco, che ha comportato una quasi scomparsa della zona di separazione del fluido dalla superficie ed una riduzione delle zone di turbolenza del fluido in movimento sul profilo alare.