Sensitività aerodinamica nelle autovetture da competizione : uno studio basato su codice open source e operatore aggiunto

The purpose of this thesis is to exploit the concept of the adjoint operator in the field of the shape optimization in external flows, in order to obtain the sensitivity of the deformation of a body with respect to an objective function, both with two-dimensional and three-dimensional cases. To achieve this purpose, RANS model has been used, together with the open source program OpenFOAM. The calculation of the adjoint has been first applied on a 2D case, where the validity of the procedure has been demonstrated by developing a deformation script for the considered NACA airfoil, both in laminar and turbulent regime. The analysis then moved to the 3D, where the method has been applied to various aerodynamic shape bodies: the sensitivity has been successfully extracted also in this case, and allowed either to highlight the zones of the body more suitable to a modification, and the direction on which perform the deformation, in order to obtain an improvement for the desired performance.

In questa tesi ci si propone di sfruttare il concetto dell’operatore aggiunto nell'ambito dell'ottimizzazione di forma in flussi esterni, al fine di ricavare l'andamento della sensitività di un corpo rispetto alla sua deformazione e relativamente ad una funzione obiettivo, sia su casi bidimensionali che tridimensionali. Per ottenere questo scopo, viene utilizzato il modello delle equazioni RANS, nonché il programma open source OpenFOAM. Il calcolo dell’aggiunto è stato applicato dapprima ad un caso 2D, in cui la validità del procedimento è stata dimostrata tramite la scrittura di un algoritmo di deformazione per il profilo NACA preso in esame, e sia in regime di moto laminare che turbolento. L'analisi si è poi spostata al 3D, dove il metodo è stato applicato a corpi con forma aerodinamica di varia natura: anche qui la sensitivity è stata estratta con successo, ed ha permesso sia di individuare le zone del corpo più sensibili ad una modifica, che la direzione in cui eseguire la deformazione stessa, al fine di ottenere un miglioramento della prestazione desiderata.