Ottimizzazione geometrica di attuatori al plasma

The aim of this work is to experimentally characterize plasma actuators, both corona and DBD (Dielectric Barrier Discharge) types, in order to evaluate their performance as flow control devices on aerodynamic airfoils at high angles of attack. It is introduced and optimized an innovative serrated geometry for the electrodes. A detailed analysis of the effectiveness of this geometrical configuration for corona plasma actuators, and in particular the optimization of the serrated geometry, has never been performed before this thesis. Smoke visualizations are taken at Re = 14000 so that a qualitative investigation of actuators behaviour and their effectiveness in delaying stall is carried on. A parametric study on length and number of electrodes' tips is then performed and quantitatively validated through lift measurements on a NACA0015 airfoil in the wind tunnel for three Reynolds numbers (Re = 35000, Re = 50000 e Re = 70000). The results indicate that the serrated geometry induces better performances rather than traditional configurations both for corona and DBD.

Lo scopo di questo lavoro di tesi è la caratterizzazione sperimentale di attuatori al plasma, di tipo corona e DBD (Dielectric Barrier Discharge), ed una valutazione delle loro prestazioni nell'ambito del controllo della separazione su profili aerodinamici ad alto angolo di incidenza. In particolare viene introdotta ed ottimizzata una geometria innovativa a punte triangolari per gli elettrodi. Un'indagine approfondita sull'efficacia di tale configurazione per attuatori a corona, ed in particolare l'ottimizzazione della geometria delle punte, non è mai stata effettuata in maniera dettagliata prima di questo lavoro di tesi. Vengono effettuate delle visualizzazioni a fili di fumo per Re = 14000 al fine di caratterizzare qualitativamente il comportamento degli attuatori e la loro efficacia nel posticipare lo stallo. Quindi è svolto uno studio parametrico sulla lunghezza e sul numero delle punte, validato quantitativamente attraverso prove di pesate aerodinamiche in galleria del vento su un profilo NACA0015 per tre numeri di Reynolds (Re = 35000, Re = 50000 e Re = 70000). I risultati ottenuti indicano una superiorità della geometria innovativa per entrambi i tipi di attuatori rispetto alle configurazioni tradizionali.