Simulazione CFD: un'alternativa ai test in galleria del vento

I test in galleria del vento richiedono attrezzature costose e strumenti sofisticati per misurare una serie di variabili di campo. gamma di variabili di campo (velocità del vento, carichi di pressione, intensità della turbolenza, ecc.)

Il suo limite principale risiede nel fatto che tali misurazioni sono ottenute solo in pochi punti precisi della sezione di prova, il chelimitafortemente la comprensione complessiva deiprocessievolutivi o transitori dei complessi fenomeni non stazionari (come la frantumazione dei vortici, le scie turbolente e la stratificazione termica).

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Esempio di simulazione CFD del vento a La Défense

Le diverse fasi di un test in galleria del vento

Un test in galleria del vento è un test aerodinamico effettuato in una galleria del vento in cui viene studiato il comportamento di un oggetto esposto a un flusso d’aria che simula le condizioni reali.

Ecco le fasi principali di un test in galleria del vento:

1. Definire l’obiettivo: prima di effettuare un test in galleria del vento, è importante definire chiaramente l’obiettivo del test.
Potrebbe trattarsi dello studio della resistenza di un veicolo, dell’ottimizzazione della portanza dell’ala di un aereo o della valutazione della stabilità di un edificio al vento.

2. Progettazione del modello: di solito si realizza un modello in scala ridotta dell’oggetto da studiare per poterlo testare nella galleria del vento.
Il modello può essere realizzato con diversi materiali, come la plastica, il legno o la stampa 3D.

3. Installazione del modello nella galleria del vento: una volta che il modello è pronto, viene posizionato nella galleria del vento in modo che sia esposto al flusso d’aria.
Vengono utilizzati supporti e sistemi di misurazione per mantenere il modello in posizione e raccogliere i dati rilevanti durante il test.

4. Impostazione delle condizioni di prova: prima di iniziare il test, è necessario impostare le condizioni di prova, come la velocità del vento, la temperatura e la pressione.
Queste condizioni sono solitamente determinate in base alle specifiche tecniche dell’oggetto di prova.

5. Raccolta dei dati: Durante il test, vengono effettuate diverse misurazioni e osservazioni per valutare il comportamento dell’oggetto nel flusso d’aria.
Ciò può includere la misurazione della forza esercitata sull’oggetto (resistenza aerodinamica, portanza), la visualizzazione del flusso d’aria mediante tecniche di visualizzazione (fumo, particelle) o la misurazione delle pressioni sulla superficie dell’oggetto.

6. Analisi dei risultati: una volta raccolti i dati, questi vengono analizzati per trarre conclusioni sul comportamento aerodinamico dell’oggetto.
I risultati dei test in galleria del vento vengono spesso presentati sotto forma di relazioni tecniche, grafici o immagini per comunicare le conclusioni dello studio e le eventuali raccomandazioni per ottimizzare l’oggetto testato.

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Studio aeraulico nella galleria del vento Eiffel - Crediti @AirDesignLab e @EOLIOS

CFD: un'evoluzione simile a una cassetta degli attrezzi

Modellazione numerica dei test in galleria del vento

La CFD offre una serie di vantaggi rispetto ai test in galleria del vento. Oltre a generare simulazioni in scala reale (piuttosto che i modelli in scala ridotta utilizzati per molte simulazioni fisiche), fornisce anche dati aggiuntivi e permette di confrontare le velocità del vento per un determinato vento contemporaneamente tra due punti.

È possibile effettuare studi idrologici, aeraulici o termici a diverse scale: dalla microelettronica agli studi su edifici e città.

I risultati possono essere visualizzati in modo più chiaro e spiegati al maggior numero di persone possibile.