Flusso Transonico e Supersonico Attorno ad un Corpo Isolato con Numero di Reynolds Fino a 1000

In this thesis, the fluid flow mechanism around an isolated obstacle under transonic and supersonic conditions has been analyzed. The commercial software FLUENT, based on the finite volume method, and in-house codes, based on the discontinuous finite element method, were used for this study. The Reynolds number, based on the free-stream velocity and body diameter, was set between 100 and 1000, while the free-stream Mach number ranged from 0.8 to 1.2. The study considered two different geometries: a cylinder, representing the two-dimensional case, and a sphere, representing the three-dimensional case. The results indicate that at both low and moderate Reynolds numbers, the wake stabilizes as the Mach number increases. The drag coefficient increases with increasing Mach number, while the Strouhal number decreases. In particular, for low Reynolds numbers, the formation of λ-shock waves in the near-wake region was observed.

Questa tesi analizza il comportamento del flusso attorno a un ostacolo isolato in condizioni transoniche e supersoniche. Per le simulazioni sono stati utilizzati sia il software commerciale FLUENT, basato sul metodo dei volumi finiti, sia codici sviluppati internamente, basati sul metodo degli elementi finiti discontinui. Il numero di Reynolds, calcolato sulla base della velocità del flusso libero e del diametro dell'ostacolo, è stato impostato tra 100 e 1000, mentre il numero di Mach del flusso libero è stato variato tra 0.8 e 1.2. Gli ostacoli considerati includono un cilindro, rappresentante il caso bidimensionale, e una sfera, per il caso tridimensionale. I risultati ottenuti mostrano che, sia a bassi che a moderati numeri di Reynolds, la scia tende a stabilizzarsi con l'aumentare del numero di Mach. Il coefficiente di resistenza cresce all'aumentare del numero di Mach, mentre il numero di Strouhal diminuisce con l'incremento di del numero di Mach. In particolare, per bassi numeri di Reynolds, è stata osservata la formazione di onde d'urto λ nelle vicinanze della scia, evidenziando l’influenza della compressibilità sul comportamento del flusso.