Distortion mechanism in supersonic combustion ramjet engines

Il mio lavoro di tesi è stato incentrato sulla progettazione e la realizzazione di un prototipo di isolator (componente necessaria per il funzionamento dei motori scramjet, utilizzati per velivoli aerospaziali ipersonici) in grado di generare tramite un opportuno dispositivo il meccanismo fluidodinamico che in letteratura viene definito "distortion mechanism". Tramite la tecnica fotografica denominata Schlieren, la quale sfrutta i gradienti di densità all’interno del fluido in esame, ho fotografato le onde di shock generate dal meccanismo suddetto, rendendo così possibile la comprensione del comportamento di queste onde e delle loro interazioni con il boundary layer, con le pareti, ma soprattutto dell’influenza che esse hanno sulle prestazioni di un eventuale propulsore. Da qui è partita una analisi sulle interazioni shock-shock e shock-boundary layer: quest’ultimo fenomeno è di grande interesse in quanto si è notato che non solo viene attivato un meccanismo di distorsione dell’onda stessa, ma che addirittura si manifesta la separazione dello strato limite, generando complessi fenomeni fluidodinamici e termodinamici i quali decrementano l’efficienza non solo dell’isolator bensì del motore stesso.È stato infine previsto come le onde di shock che si propagavano nell’isolator avrebbero potuto affliggere il mixing e la combustione nell’ultimo stage del prototipo, evidenziando le conseguenze che avrebbero generato sull’efficienza generale del ciclo termodinamico. Per concludere il mio lavoro di tesi ho sviluppato alcuni tools in ambiente Matlab utili per poter calcolare le proprietà termodinamiche di un fluido che entra in un inlet di uno scramjet. Per motivi di complessità del problema e per la non assoluta certezza dei fenomeni fluidodinamici e termodinamici che realmente accadono in questi motori (in 3-D), le equazioni utilizzate all’interno del codice sono utili per un’analisi di un fluido quasi monodimensionale.