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Andrea Cristofolini

Professore associato confermato

Dipartimento di Ingegneria dell'Energia Elettrica e dell'Informazione "Guglielmo Marconi"

Settore scientifico disciplinare: ING-IND/31 ELETTROTECNICA

Temi di ricerca

Parole chiave: Calcolo di campi EM ed MHD Elettrotecnica Interazione EHD Ingegneria dei plasmi Applicazioni della magnetofluidodinamica

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.