Morphogenetic algorithm for ice accretion

This thesis presents the morphogenetic algorithm devised by Szilder to perform numerical simulations of ice formation and accretion. This algorithm aims to overcome the limitations of pre-existing models which, due to the numerous simplifying hypotheses necessary to solve the complex set of equations describing an icing problem, allowed to obtain satisfactory results but only in a limited set of external atmospheric conditions and geometries of the body on which the phenomenon of ice accretion occurred. The morphogenetic model proposes a different approach to the problem of ice accretion, wanting to mimic the natural behavior of particles from the impact of the liquid particles on the body until the phase change. In the thesis will also compare the numerical results of this model with the experimental data obtained from problems presented by AIAA during the "1st Ice Prediction Workshop" of 26-29 July 2021, to verify the validity of the morphogenetic model in the predictions of the quantity and shape of the ice formed.

Nella presente tesi verrà esposto l’algoritmo morfogenetico, ideato da Szilder, per effettuare simulazioni numeriche di formazione e accrescimento di ghiaccio. Tale algoritmo vuole superare i limiti dei modelli preesistenti che a causa delle numerose ipotesi semplificative, necessarie per risolvere il complesso set di equazioni che descrivono un problema di ghiacciamento, permettono di ottenere risultati soddisfacenti solamente in un set limitato di condizioni atmosferiche esterne e geometriche del corpo su cui si verifica il fenomeno dell’accrescimento di ghiaccio. Per ottenere tale risultato, il modello morfogenetico propone un diverso approccio al problema dell’accrescimento di ghiaccio volendo mimare il comportamento naturale delle particelle dal momento del loro impatto sul corpo fino al ghiacciamento. Nella tesi verranno inoltre confrontati i risultati numerici di tale modello con i dati sperimentali ricavati dai problemi presentati al 1st ice accretion workshop AIAA per verificare la bontà di tale modello nelle previsioni della quantità e forma di ghiaccio formatosi.