Plasmi e Regimi Magnetofluidodinamici. magnetofluidodinamica in
campo aerospaziale: propulsori MPD ed interazione MHD in flussi
ipersonici.
Scariche a barriera e interazione EHD
Modelli e Metodi Numerici per Campi Elettromagnetici ed
MHD
Plasmi e Regimi Magnetofluidodinamici
L'attività di ricerca riguarda lo studio del regime
magnetofluidodinamico nel canale di un generatore MHD, in regime
uniforme e con plasmi altamente non uniformi, e le prestazioni
ottenibili operando in tali regimi. Un'altra applicazione della
magnetofluidodinamica studiata riguarda la scarica elettrica in un
interruttore a gas. A causa dell'interazione fra corrente e campo
magnetico autoindotto gli effetti magnetofluidodinamici
acquisiscono un ruolo importante durante tutto il processo.
Sono inoltre analizzate applicazioni della magnetofluidodinamica
in campo aerospaziale. Due sono, in particolare, i temi centrali
sui quali sono incentrate le ricerche: propulsori MPD ed
interazione MHD in flussi ipersonici. Dal punto di vista
sperimentale, le diagnostiche che è possibile utilizzare per questo
genere di attività sono spettroscopiche ed eseguite mediante un
o.m.a. (optical multi-channel analyzer). E' inoltre possibile
eseguire un'indagine del plasma con una camera CCD “fast shutter”,
al fine di evidenziare eventuali formazioni di strutture nel plasma
Le tematiche riguardanti inerenti l'interazione
magnetoplasmadinamica in flussi supersonici ed ipersonici hanno
tratto spunto da diversi progetti di ricerca finanziati dall'
Agenzia Spaziale Italiana (ASI), dall'agenzia Spaziale Europea
(ESA) e dal MIUR. Molte sono le applicazioni dell'interazione MHD
che potrebbero essere applicate in un veivolo supersonico: la
possibilità di controllare i parametri fluidodinamici di un
propulsore scramjet e la possibilità controllare i fenomeni che
avvengono nello strato limite a ridosso del veicolo, come ad
esempio le propagazione delle onde d'urto o dei flussi di
calore.
Scariche a barriera e interazione EHD
Studio della scarica a barriera in gas a pressione atmosferica:
Tramite scariche a barriera è possibile ottenere in maniera
relativamente semplice volumi di plasma in aria a pressione
atmosferica. Le applicazioni proposte sono molteplici, ma le più
promettenti sono quelle che riguardano processi di sterilizzazione
e l'utilizzo di tali scariche per influenzare i parametri
aerodinamici di un profilo alare o più in generale, di un corpo in
moto relativo rispetto ad un fluido. E' possibile modificare lo
strato limite dinamico tramite l'instaurarsi di una scarica a
barriera, e che allo stesso modo è possibile produrre accelerazioni
nel fluido. L'utilizzo di attuatori al plasma è quindi una
promettente attività per dispositivi per la riduzione gli attriti
viscosi e per il controllo di un velivolo. Le attività condotte in
questo campo riguardano lo studio dei parametri elettrici e di
plasma di una scarica a barriera tra due elettrodi piani di un
pannello per propulsione elettrofluidodinamica (EHD). L'indagine è
volta allo studio del comportamento della scarica in funzione della
pulsazione e della tensione di alimentazione. In particolare, con
tecniche spettroscopiche si misurano le temperature vibrazionali e
rotazionali delle specie presenti nel plasma, e sono stati messi a
punto modelli che consentono la stima del grado di ionizzazione
nelle varie condizioni di funzionamento. Le indagini sono
finalizzate a mettere in luce l'esistenza di condizioni ottimali
per la realizzazione di scariche a barriera tra elettrodi paralleli
e di dispositivi ed attuatori EHD.
Modelli e Metodi Numerici per Campi Elettromagnetici ed
MHD
I modelli di analisi per campi magnetofluidodinamici sono
essenzialmente utilizzati per tre scopi: per l'analisi dei dati
sperimentali, in fase di progetto e come strumenti per l'indagine
teorica e la sperimentazione numerica. Nell'ambito di questa
ricerca si sono sviluppati modelli di analisi per ciascuna delle
finalità citate. E' stato messo a punto un modello per l'analisi
dell'interazione MHD in flussi ipersonici. Le equazioni che
descrivono la fluidodinamica sono costituite dall'equazione di
continuità di massa, momento ed energia, oltre che dall'equazione
di stato dei gas. Per quanto riguarda l'elettrodinamica, invece, il
modello fisico è stato ottenuto assumendo la condizione per la
quale Rem <<1, utilizzando le equazioni di Maxwell e la legge
di Ohm generalizzata. Il codice è utilizzato per valutare l'effetto
della configurazione elettrica sul regime MHD. Verranno esaminate
configurazioni con le pareti del corpo di prova isolanti e
conduttrici.
