Analisi dei disturbi di entropia e vorticità a monte di uno stadio di turbina assiale

Il rumore di combustione contribuisce in maniera significativa all’inquinamento acustico dovuto al trasporto aereo: nell’ottica di una sua riduzione, nasce l’esigenza di sviluppare sistemi di propulsione a bassa emissione acustica. Il RECORD (Research on Core Noise Reduction) è un progetto europeo che si pone l’obiettivo di approfondire le conoscenze sui meccanismi di generazione del rumore all’interno del combustore dei motori aeronautici. Università, centri di ricerca ed alcune tra le maggiori aziende del settore, si dedicano all’analisi, mediante prove sperimentali e lavori di modellazione numerica, dell’interazione del rumore di combustione con quello prodotto dalla turbina. I dati ricavati dagli studi svolti, verranno forniti alle aziende che si occupano di progettazione e realizzazione di motori, e costituiranno la base per nuovi velivoli caratterizzati da un minor rumore di combustione. Lo scopo di questo elaborato consiste nell’analisi delle perturbazioni di entropia e vorticità generate all’interno del flusso a monte di uno stadio di turbina ad alta pressione, dall’Entropy Wave Generator (EWG). Tale sistema, montato sul Banco Prova High Speed per turbine e compressori del Laboratorio di Fluidodinamica delle Macchine (LFM), è in grado di simulare le disuniformità spaziali e temporali del flusso d’aria calda prodotte dalla combustione, mediante l’introduzione di getti caldi e/o veloci, stazionari o pulsati, che sono fonte indiretta di rumore. Nel primo periodo di lavoro, ci si è concentrati sull’ottimizzazione del sistema EWG, riducendo le perdite per trafilamento e le dispersioni termiche. Successivamente il dispositivo EWG è stato installato sul Banco Prova HS: durante questa fase, è stato necessario apportare una serie di modifiche per consentire una perfetta interazione tra le macchine. Nella successiva campagna di prove sperimentali i disturbi associati alla sola variazione di temperatura e quelli attribuibili esclusivamente ad un aumento di pressione, sono stati esaurientemente caratterizzati ed analizzati da un punto di vista termo-fluidodinamico. Gli strumenti di misura utilizzati, sono stati realizzati e tarati all’interno dello stesso LFM; per l’acquisizione e l’elaborazione dei dati sono stati implementati rispettivamente dei codici LabView e Fortran.