Fenomeni aeroelastici nelle strutture civili. Inquadramento teorico, quadro normativo e applicazioni.

Il presente lavoro di tesi illustra lo studio di due fenomeni aeroelastici: il vortex shedding e il flutter. Il primo riguarda le vibrazioni indotte dall’azione del vento su funi in acciaio, il secondo invece riguarda l’instabilità flesso-torsionale tipica di ponti sospesi e strallati e dunque di ponti a grande luce libera e aventi impalcati estremamente flessibili. Questi due fenomeni possono condurre la struttura a gravi danneggiamenti o addirittura al collasso e per tale motivo è necessario eseguire studi approfonditi. Due le applicazioni pratiche riscontrate nel presente elaborato: la prima si focalizza sulle oscillazioni che si hanno in alcuni cavi che sostengono la copertura del nuovo stadio del Cairo in Egitto, la seconda riguarda l’instabilità aeroelastica che può verificarsi in un ponte, quale quello sullo stretto di Messina, quando la campata centrale sospesa raggiunge luci mai tentate prima. Dopo un inquadramento generale dei due fenomeni sopra citati e dopo averli descritti da un punto di vista normativo, si è cercato di capire come intervenire al fine di trovare soluzioni efficienti: si è infatti progettato un dispositivo di smorzamento delle vibrazioni per i cavi e si è proceduto con uno studio sperimentale per individuare una audace e rivoluzionaria soluzione per il famigerato ponte sullo stretto di Messina.

Studio e ottimizzazione della ipersostentazione del velivolo V-173

Studio della ipersostentazione di un velivolo non convenzionale degli anni ‘40, il Vought V-173 Flying Pancake. Per realizzare l’intero lavoro si sono adoperati dei software di fluidodinamica computazionale come Flow Simulation di SolidWorks e il programma JavaFoil, inoltre, si è scelto l’ambiente Matlab di supporto ai calcoli e per rappresentare i risultati ottenuti a seguito delle simulazioni, realizzando script e funzioni per l’approssimazione di questi e la loro successiva raffigurazione grafica. In particolar modo, a partire dal modello tridimensionale in SolidWorks del V-173 si sono ricreate le curve CL-α e CD-α a partire dai punti ottenuti dalle simulazioni per diverse configurazioni del velivolo. In una prima fase si è valutata l’aerodinamica del velivolo ‘pulito’ senza la presenza delle eliche e di ipersostentatori, successivamente si sono seguite due strade diverse per valutare il comportamento del velivolo: nel primo caso si sono eseguiti studi dell’aerodinamica del Pancake in presenza degli ipersostentatori già presenti sul velivolo (i plain flap), proponendo soluzioni alternative per migliorare l’ipersostentazione del V-173 tramite spillamenti (slots) e diverse configurazioni di vortex generator che energizzassero lo strato limite e ottimizzassero le prestazioni del velivolo con particolare attenzione alla fase di atterraggio. In secondo luogo, tenendo in considerazione che il Pancake è un aeroplano bielica, si è voluta studiare l’influenza delle due eliche sulla sua aerodinamica: dopo aver riprodotto nel modo più verosimile entrambe le eliche utilizzando SolidWorks si è fatto uno studio di massima ricavando risultati che potessero indicare la compatibilità tra elica e velivolo a seguito dei risultati sperimentali ottenuti con Flow Simulation.