Propulsione Aerospaziale Prese d`aria subsoniche

Politecnico di Milano
Facoltà di Ingegneria Industriale
Corso di Laurea in Ingegneria
Aerospaziale
Insegnamento di
Propulsione Aerospaziale
Anno accademico 2011/12
Capitolo 4
sezione a1
Prese d’aria subsoniche
[1-07]
In un sistema propulsivo la presa d’aria realizza l’operazione inversa a quella
prodotta dall’ugello. L’ugello infatti realizza un’espansione (diminuzione di
pressione, aumento di velocità), mentre la presa d’aria realizza una diffusione
(aumento di pressione, diminuzione di velocità).
La presa d’aria è intrinsecamente un componente più complesso e più “delicato”
dell’ugello; l’ugello opera in presenza di un gradiente di pressione negativo,
mentre la presa d’aria lavora in presenza di un gradiente di pressione positivo.
L’interazione del flusso con lo strato limite comporta una maggiore difficoltà
nella realizzazione di una diffusione efficiente.
La presa d’aria decelera dunque il flusso che entra nel motore. In un ramjet la
presa d’aria deve fornire alla camera di combustione un flusso con un numero di
Mach pari a circa 0.2. In un turboreattore la presa d’aria deve fornire all’ingresso
del compressore un flusso con un numero di Mach pari a circa 0.4.
Una presa d’aria deve comportare la diminuzione di pressione totale minore
possibile.
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Criterio basato sul coefficiente di pressione Cp
Cp = (p2 – p1) / ½
V12
È un criterio empirico.
Nel caso di prese dinamiche semplici, con pareti a curvatura limitata e condizioni del flusso in ingresso
ideali (flusso diretto come l’asse della presa dinamica), la separazione avviene per Cp > 0.6.
Criterio basato sull’angolo di apertura, , e sul rapporto L/H
È un criterio empirico.
Nel caso di presa dinamica 2D a pareti piane tale criterio si traduce nel diagramma sottostante. In
particolare si osserva che a pari H/L se la divergenza della presa, , è troppo elevata il flusso separa
(internamente), il dp/p imposto dal divergente è eccessivo. D’altra parte fissato se L/H è troppo
elevato lo spessore dello strato limite può crescere maggiormente portando nuovamente alla
separazione.
La zona di separazione
transitoria corrisponde
ad una regione in cui la
dimensione della zona
di flusso separato fluttua
nel tempo.
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F