Messa a punto di un sistema per analisi PIV del flusso generato da eliche

Negli ultimi anni, l’impiego di droni e piccoli velivoli a pilotaggio remoto ha visto una crescita esponenziale in ambiti che spaziano dalla ricerca scientifica all’industria, passando per l’agricoltura e la sicurezza. L’efficienza aerodinamica del loro sistema propulsivo, costituito da eliche, rappresenta un elemento chiave per ottimizzare il consumo energetico e le prestazioni di volo. Studiare il flusso generato dalle eliche durante la condizione di hovering è quindi essenziale per migliorare il design e l’efficienza di questi sistemi. Questa tesi si propone di ottimizzare un sistema per l’analisi del flusso generato in tale condizione utilizzando la tecnica di Particle Image Velocimetry (PIV), una metodologia non intrusiva che consente di misurare con elevata precisione il campo di velocità del flusso. Dopo una revisione dei fondamenti teorici relativi all’aerodinamica dei rotori e alla tecnica PIV, la ricerca ha previsto la caratterizzazione sperimentale di un’elica, attraverso misurazioni di spinta, coppia e velocità angolare, al fine di stimare i coefficienti di correzione aerodinamica k e Cd0. Successivamente, è stato messo a punto un setup sperimentale per l’acquisizione e l’analisi del campo di velocità relativo al flusso generato dall’elica, tramite la tecnica PIV, al fine di ricavare la spinta a partire dall’analisi della quantità di moto contenuta all’interno della scia. I risultati ottenuti hanno evidenziato una buona coerenza delle metodologie applicate, con alcune discrepanze dovute a effetti turbolenti e limitazioni sperimentali. Il lavoro costituisce una base per futuri sviluppi, tra cui l’ottimizzazione del setup sperimentale, l’implementazione di tecniche stereoscopiche PIV e lo studio di configurazioni di eliche in condizioni operative più complesse.