Sviluppo di dispositivi a getto sintetico per diverse applicazioni tecnologiche (fluidodinamica e scambio termico)

E’ noto che le tecniche di miniaturizzazione consentono la realizzazione di vari dispositivi elettro-meccanici a bassa potenza denominati MEMS (MicroElectro-Mechanical System). Di particolare interesse sono gli attuatori a getto sintetico, finora studiati essenzialmente nel settore aerospaziale per applicazioni al controllo di flussi (strato limite su ali di velivoli, flusso su palette di turbine a bassa pressione). Peraltro, questi dispositivi possono anche trovare una conveniente applicazione industriale per: • raffreddare superfici, o aree localizzate di superfici, specie in piccoli ambienti chiusi (PC o altri dispositivi elettronici di bassa potenza); • generare una spinta di modesta intensità (per la propulsione di un Micro-Air-Vehicle) o orientare un altro getto, continuo o sintetico (per il controllo di assetto di piccoli oggetti volanti); • migliorare il mescolamento di flussi (bruciatori, dispositivi di atomizzazione di getti liquidi). Il presente progetto di ricerca si propone di effettuare uno studio dettagliato (dimensionamento e prestazioni, materiali, tecniche di lavorazione, analisi dei dati) mirato allo sviluppo di attuatori a getto sintetico da applicare alle tecnologie industriali sopra menzionate. Allo scopo di raggiungere tale obiettivo il gruppo di ricerca proponente raccoglie le competenze ed il contributo di gruppi di ricerca operanti in diversi dipartimenti ed afferenti a diversi settori scientifico-disciplinari. Più in dettaglio, oltre alla conoscenza basilare del sistema oggetto dello studio, che richiede competenze teoriche, numeriche e sperimentali di fluidodinamica e trasmissione del calore in convezione forzata e naturale, l’approfondimento delle diverse applicazioni richiederà competenze di: controllo di flussi di strato limite, impiego di attuatori piezoelettrici nella sperimentazione aerospaziale, controllo di sistemi aerospaziali, fluidodinamica delle turbomacchine e impiego di algoritmi di ottimizzazione nelle macchine a fluido, costruzione meccanica del dispositivo, progettazione robusta e verifica dei fattori di disturbo, materiali aerospaziali avanzati e tecniche di lavorazione miniaturizzata, mescolamento di correnti fluide e getti in bruciatori e sistemi di combustione, definizione delle configurazioni e dimensionamento di attuatori piezoelettrici e dei relativi dispositivi di alimentazione e controllo, pianificazione di esperimenti ed analisi statistica dei dati. Le metodologie con cui saranno condotte le diverse attività saranno del tipo sia numerico che sperimentale. Alcune di esse sono trasversali a tutte le applicazioni, altre sono specifiche. Il progetto costituirà una decisa occasione di incontro e collaborazione tra diverse competenze presenti presso differenti strutture del Polo. I prodotti della ricerca costituiranno il punto di partenza di futuri progetti volti alla costruzione effettiva di oggetti prototipali pronti per il trasferimento tecnologico.