Academic literature on the topic 'Veicoli aerospaziali'

La seguente tesi presenta un codice in linguaggio C++ per la ottimizzazione topologica di componenti aerospaziali in 3 dimensioni. In particolare é stata eseguita la traduzione del codice Matlab "top3d" realizzato da K. Liu e A. Tovar dell'Università di ingegneria meccanica di Indianapolis, pubblicato online sulla rivista "Springer" in un articolo intitolato "An efficient 3D topology optimization code written in Matlab". L'algoritmo da me scritto, in aggiunta al codice numerico presenta anche una routine per la stampa a video del componente ottimizzato tramite l'utilizzo delle librerie OpenGL. Nella prima parte della tesi è descritto brevemente il processo di Additive Manufacturing che può essere utilizzato per la realizzazione di componenti come quelli che escono dall'ottimizzazione topologica. Nelle sezioni successive si passa alla descrizione del codice tratto dalla bibliografia e ad una breve descrizione del linguaggio di programmazione C++. Successivamente è descritta la implementazione in C++ dell'algoritmo per la ottimizzazione topologica e del codice di visualizzazione del componente realizzato, scritto sfruttando le librerie OpenGL. Il codice che ho realizzato in C++ è stato confrontato con il codice di riferimento in Matlab per verificare la corretta implementazione e come caso di validazione è stato scelto di ottimizzare una trave incastrata ad una estremità con un carico distribuito all'estremità opposta al vincolo. Sono poi mostrati alcuni esempi applicativi del codice con componenti di interesse per il settore aerospaziale: in particolare ho ottimizzato a livello concettuale un carrello d'atterraggio di aereo, un longherone per cassone alare ed una cerniera per collegare le superfici mobili alla struttura alare. L'uscita del processo di ottimizzazione permette di ottenere delle strutture ottimizzate in termini di peso e resistenza, parametri fondamentali da cui la progettazione in campo aerospaziale non può prescindere.

Studio sperimentale inerente all'effetto dell'impiego di configurazioni a rotori coassiali sulle prestazioni di motori elettrici brushless per droni multi-rotore. La prima parte dell’attività è stata la caratterizzazione completa di un singolo rotore da 15 pollici (i.e. spinta, coppia, figura di merito...) al variare della manetta. Successivamente è stato, invece, analizzato il funzionamento della stessa elica accoppiata ad una gemella in un sistema controrotante, valutandone la variazione dei parametri in funzione della distanza tra i due dischi attuatori.

La presente tesi riguarda la realizzazione di un modello matematico descrivente il comportamento di un carrello d’atterraggio tubolare, comunemente denominato “skid landing gear”, e la sua interazione con il suolo. Inizialmente, tramite ricerca bibliografica e studio approfondito della materia in esame, viene realizzato un modello matematico per poter descrivere l’interazione tra il terreno e il carrello d’atterraggio tubolare di un elicottero. Successivamente si implementa il modello realizzato nell’ambiente di calcolo Matlab e si effettua una simulazione dinamica utilizzando Simulink, così da valutare la veridicità del modello. La simulazione dinamica consiste nell’effettuare un drop-test, ossia lasciare cadere il velivolo da una quota prestabilita, conferendogli un certo angolo di beccheggio. In una seconda fase, il modello realizzato viene adeguato ad un multi-rotore (quadri-rotore nel caso descritto in seguito) e si esegue una simulazione dinamica, quest’ultima consistente nel simulare la navigazione del multi-rotore utilizzando una serie di anelli di controllo. Un anello interno riguardante il controllo dell’assetto del velivolo, un secondo anello riguardante il controllo della velocità ed un anello esterno per quanto riguarda il controllo di posizione. Viene infine utilizzato un anello indipendente per quanto riguarda il controllo di quota e relativa velocità verticale.

In questo elaborato si analizza l’aerodinamica di un veicolo di categoria Formula facendo una revisione delle fonti più aggiornate. Vengono, poi, studiate le tipologie di gallerie del vento, le tecniche e le strumentazioni utilizzate in ambito automotive. Infine, viene proposto uno studio preliminare per realizzare un test in galleria del vento con la UBM19, la vettura di Formula SAE del team UNIBO Motorsport, con lo scopo di avere una validazione del modello CFD e confrontarne i risultati anche con quelli ottenuti nei test su pista. Per diminuire complessità e costi, si suggerisce di eseguire un esperimento con ruote e suolo fermo. Si definisce perciò la tipologia di galleria e la strumentazione necessaria, eseguendo anche una prima stima dell’errore dovuto alla staticità di suolo e ruote utilizzando simulazione CFD.

L’obiettivo di questo lavoro è lo studio della variazione dei carichi aerodinamici per piccole variazioni della geometria su un veicolo da competizione ad energia solare. Questa analisi si inserisce nell’ottimizzazione aerodinamica di dettaglio. Il veicolo oggetto di studio è Emilia IV, auto sviluppata dal team Unibo Onda Solare. L’attività si è svolta tramite lo studio di tre configurazioni ottenute inclinando la parte superiore del veicolo originale di +2° e di -2°. Per le simulazioni fluidodinamiche è stato utilizzato il codice di calcolo commerciale Ansys Fluent. Le simulazioni sono state condotte con una velocità del flusso indisturbato di 20 m/s e con un numero di Reynolds calcolato sulla lunghezza della vettura di 6 milioni. Per la modellazione della turbolenza è stato utilizzato il modello k-epsilon realizable. È stato considerato uno strato limite turbolento per tutta la lunghezza del veicolo. La validazione del modello utilizzato è stata effettuata sulla geometria originale di Emilia IV tramite dati ottenuti precedentemente da simulazioni condotte con codici di calcolo Open Source (Open Foam) da ricercatori della Facoltà di Ingegneria di Forlì. La validazione della mesh è stata effettuata tramite simulazioni con quattro griglie di calcolo con numero di elementi crescente per verificarne la convergenza. Il numero di elementi della mesh definitiva è di 8 milioni composta da celle tetraedriche e da celle prismatiche. Si è data particolare rilevanza al coefficiente di resistenza delle tre vetture. Il modello utilizzato ha fornito risultatati sufficientemente accurati al fine di questo lavoro. La geometria originale si è dimostrata essere la più efficiente in termini di resistenza aerodinamica.

Lo scopo principale di questa tesi è lo studio delle sollecitazioni meccaniche in una scocca in materiale composito per un veicolo solare, in particolare, si è proceduto alla realizzazione del modello CAD della struttura resistente tenendo conto delle dimensioni reali del veicolo. Attraverso l'utilizzo di Ansys sono state svolte preliminarmente tre simulazioni, tramite l'analisi agli elementi finiti, con materiale isotropo allo scopo di verificare il corretto funzionamento del modello CAD realizzato. L'aspetto più importante della tesi è stato l'utilizzo del ACP di Ansys, tool dedicato all'analisi di componenti in materiale composito, per effettuare l'analisi FEM della struttura resistente del Cruiser considerando le situazioni più critiche dal punto di vista strutturale, ossia, l'impatto superiore e laterale. Il lavoro di tesi si conclude con l'analisi dei risultati ottenuti da cui si evince che la condizione più critica per la struttura è l'impatto superiore, in cui le tensioni massime a trazione ed a compressione sono maggiori rispetto al caso dell'impatto laterale.

Il seguente elaborato di tesi ha lo scopo di valutare le accelerazioni non gravitazionali dello spacecraft Galileo causate dalla radiazione termica emessa principalmente dai due RTG di cui è dotato il veicolo. Verranno presentate brevemente la missione Galileo e le caratteristiche del veicolo spaziale che sarà protagonista di questo studio, seguirà una trattazione della teoria delle radiazioni e infine si procederà con lo sviluppo del modello termico dello spacecraft. Le dimensioni ufficiali di Galileo sono state ricavate dalla riproduzione pubblicata in NASA 3D Resources dal Jet Propulsion Laboratory, grazie alla quale è stato possibile generarne una geometria semplificata tramite Solidworks. Per lo studio della radiazione termica anisotropa ci si è serviti del software COMSOL multiphysics. Oltre alla configurazione che prevede gli RTG come unica fonte di calore del sistema, sono state considerate altre soluzioni come la presenza della radiazione solare e il calore generato dall’energia elettrica utilizzata dalle apparecchiature contenute nel BUS. Grazie a questo modello è possibile generare grafici che mostrano esplicitamente come avviene la propagazione della radiazione termica e calcolare accuratamente la spinta provocata da questa radiazione anisotropa.

Studio del coefficiente di resistenza aerodinamica, della potenza aerodinamica e del comportamento in caso di raffica di vento laterale, su un modello del restyling della vettura Astura, disegnato in SolidWorks. Attraverso le simulazioni in una galleria del vento fittizia realizzata in Flow Simulation si è ottenuta la resistenza aerodinamica del modello. Da questa è stato possibile ottenere il valore del coefficiente di resistenza e la potenza aerodinamica assorbita. Il coefficiente di resistenza è stato confrontato con quello di veicoli presenti sul mercato. Si è poi studiato il comportamento della vettura in caso di raffica laterale, ricorrendo all'ellisse di aderenza degli pneumatici e verificando che la stabilità con raffiche fino a 150 km/h non venga compromessa. Lo stesso stuido è stato fatto nel caso in cui si inizi una frenata sempre sotto l'influenza di una raffica laterale; si è visto che, al fine di non perdere aderenza, lo spazio di frenata deve aumentare. Si è quindi calcolato lo spazio minimo necessario per la frenata, in presenza di una raffica di 150 km/h, senza che si verifichi una perdita di aderenza.