Progetto di un modello con flap morphing per prova in galleria del vento

The aim of this thesis is the design of the large-scale model (LS) that will be used during the large wind tunnel test (GVPM) phases at the Politecnico di Milano in the context of the European project Smart Morphing & Sensing (SMS). This model involves the integration of an electro-active morphing hypersustenance system connected to an innovative measuring apparatus distributed over the whole model that exploits the principle based on the fibre Bragg lattice (FBG1). The first phase of the work is dedicated to a simplified aerodynamic analysis using a Matlab language code that implements the stationary Hess-Smith method with the possibility of studying multiple profiles. Once we have obtained an estimate of the aerodynamic loads in play, we take care of the structural design of the model, a phase in which there is a strong alternation between the use of theoretical models and finite element numerical methods. In the final section the technology of optical fibre is introduced, in particular applied to the field of sensoristics. Here a theoretical model is developed, that allowing to carry out a virtual calibration for the measurement of the forces on the structure, in particular by introducing a stochastic error and investigating at the statistical level the relationship between errors and positions/number of sensors.

Lo scopo del presente lavoro di tesi è la progettazione del modello su grande scala (LS) che verrà impiegato nel corso delle fasi di test nella galleria grande del vento (GVPM) presso il Politecnico di Milano nel contesto del progetto europeo Smart Morphing & Sensing (SMS). Tale modello prevede l’integrazione di un sistema di ipersostentamento elettroattivo morphing connesso ad un apparato di misurazione innovativo distribuito sull’intero modello che sfrutta il principio basato sul reticolo di Bragg in fibra (FBG1). La prima fase del lavoro è dedicata ad un’analisi aerodinamica semplificata avvalendosi di un codice in linguaggio Matlab che implementi il metodo di Hess-Smith stazionario con la possibilità di studiare profili multipli. Una volta nota una stima dei carichi aerodinamici in gioco, ci si occupa del design strutturale del modello, fase nella quale è presente una forte alternanza tra l’uso di modelli teorici e metodi numerici ad elementi finiti. Nella sezione finale si introduce la tecnologia della fibra ottica, in particolare applicata al campo della sensoristica. Qui si tenta di sviluppare un modello teorico che permetta di effettuare una taratura virtuale per la misura delle forze sulla struttura, tramite la misura di deformazione con i sensori appena descritti. Si indaga a livello statistico la relazione tra errori e posizioni/numero dei sensori, sovrapponendo un errore casuale.