Ottimizzazione geometrica di attuatori al plasma : caratterizzazione al banco e prove in galleria del vento

The purpose of the present work is to study the plasma actuators discharge morphology, both corona and DBD (Dielectric Barrier Discharge) types, and to evaluate their performance as flow control devices on aerodynamic airfoils at high angles of attack. Furthermore it is optimized an innovative serrated geometry for the electrodes. In order to take in how the three-dimensional discharge develops near the electrodes, some measurements of the induced velocity has been done with the plasma actuators arranged on plate, in still air. This has been performed for some different serrated geometries, with the aim of understanding how the geometry may change the induced flow field. In addition, a second experiment has been made, to optimize the geometrical parameters of the serrated edge with the purpose of enhancing the effectiveness in putting off stall and reducing drag. To do this, lift and drag measurements have been done on a NACA0015 airfoil in the wind tunnel for three Reynolds numbers (Re=80000, Re=165000 and Re=245000), after design and fullfillment of a new scale system. The results demonstrate that the serrated geometry induces better performances rather than traditional configurations, both for corona and DBD.

Con questo lavoro di tesi, di carattere sperimentale, si vuole studiare la morfologia della scarica degli attuatori al plasma, sia di tipo corona che DBD (Dielectric Barrier Discharge), ed andarne a valutare le prestazioni nell'ambito del controllo della separazione su profili aerodinamici ad alto angolo di incidenza. Viene inoltre ottimizzata la geometria innovativa a punte triangolari per gli elettrodi. Per comprendere come si sviluppa la scarica tridimensionale vicino agli elettrodi vengono effettuate delle misurazioni della velocità indotta dagli attuatori al plasma disposti su lastra piana, in aria calma. Ciò è stato svolto per diverse geometrie a punta, con lo scopo di comprendere come la geometria influenzi il campo di moto indotto. Inoltre è stato svolto un secondo esperimento, volto ad ottimizzare i parametri geometrici delle punte in termini di efficacia nella posticipazione dello stallo e nella riduzione della resistenza aerodinamica. Per fare ciò si è ricorso a delle prove di pesate aerodinamiche in galleria del vento su un profilo NACA0015 per tre numeri di Reynolds (Re=80000, Re=165000 e Re=245000), in seguito alla progettazione e realizzazione di un nuovo sistema di bilance. I risultati ottenuti indicano una superiorità della geometria innovativa per entrambi i tipi di attuatori rispetto alle configurazioni tradizionali.