Il gruppo di ricerca si occupa di molteplici aspetti relativi alla propulsione in ambito aeronautico e spaziale. I settori in cui principalmente si esprimono le competenze del gruppo sono il progetto aerodinamico di componenti di turbomacchine, l’aerotermodinamica della propulsione, la simulazione numerica di motori aeronautici e della combustione e l’analisi di traiettorie spaziali.
- Analisi delle prestazioni dei motori per applicazioni aerospaziali, ottimizzazione e sperimentazione
- Progetto e ottimizzazione multidisciplinare del sistema motore e dei suoi componenti
L’attività di ricerca è dedicata allo sviluppo di tecniche di ottimizzazione multidisciplinare per la progettazione di sistemi propulsivi aerospaziali e dei loro componenti. Diverse tecniche alternative vengono investigate, dai metodi basati sulle equazioni aggiunte ai metodi evoluzionistici, includendo anche approcci di design inverso. Si studiano inoltre strategie di tipo “multifidelity” per sfruttare I dati provenienti da differenti sorgenti. Infine l’attività include anche lo sviluppo di nuove tecniche per definire modelli di ordine ridotto.
- Sviluppo di metodologie numeriche per la simulazione termica ed aero-elastica di flussi interni ed esterni e il loro controllo, e per l’analisi della combustione/instabilità di combustione
L’attività di ricerca è focalizzata sullo sviluppo di metodi numerici e strumenti di simulazione per prevedere il campo di moto all’interno dei sistemi propulsivi aerospaziali. L’obiettivo è migliorare le attuali capacità di descrivere flussi turbolenti, compressibili e reagenti. Diverse applicazioni sia in ambito aeronautico che spaziale sono in fase di studio, con particolare attenzione al controllo attivo dei flussi, alla combustione e alle instabilità di combustione. La ricerca è volta a potenziale diverse strategie di simulazione, dagli approcci di tipo Large Eddy Simulation (LES) ai modelli classici basate sulle equazioni di Navier-Stokes mediate alla Reynolds (RANS). Si studiano sia tecniche di simulazioni con griglie conformi che metodi ai confini immersi per gestire geometrie complesse e corpi deformabili.
- Metodi di apprendimento automatico per la descrizione di flussi turbolenti nei sistemi propulsivi aerospaziali
Attualmente si osserva un crescente interesse nello sviluppo di simulazioni massive che permettono di risolvere direttamente le principali scale dei flussi turbolenti. Tuttavia, approcci classici come quelli basati sulle equazioni di Navier-Stokes mediate alla Reynolds (RANS) resteranno utili per svariati anni in ambito industriale. I modelli di chiusura per le equazioni RANS sono normalmente basati su considerazioni analitiche ed empiriche: i metodi di apprendimento automatico permettono di sfruttare in maniera sistematica dati ad alta fedeltà ottenuti da esperimenti o da simulazioni per migliorare i modelli RANS esistenti. L’attività di ricerca è focalizzata sull’applicazione di tecniche di apprendimento automatico per migliorare i modelli di turbolenza e transizione utilizzabili per la simulazione dei sistemi propulsivi aerospaziali. Particolare attenzione è posta sulla verifica e imposizione di condizioni di realizzabilità fisiche che tali modelli devono rispettare.
- Ottimizzazione multidisciplinare di endoreattori
L’attività di ricerca è indirizzata verso lo sviluppo di metodologie di ottimizzazione multidisciplinare per lo studio degli endoreattori chimici, approfondendo aspetti legati alla traiettoria di ascesa, alla tecnologia dei propellenti e più in generale ai vari elementi che costituiscono il sistema propulsivo. In particolare, vengono investigate le potenzialità di metodi di ottimizzazione diretti, indiretti ed evolutivi, utilizzati singolarmente oppure in maniera sinergica. Inoltre, tecniche di apprendimento automatico sono integrate nel processo di ottimizzazione per studiare la combustione e l’impatto ambientale della propulsione chimica.
- Sviluppo, analisi e testing di propellenti innovativi
L’attività di ricerca si occupa dello sviluppo di propellenti per endoreattori solidi sfruttando tecniche di produzione innovative, in particolare UV-curing e 3D-printing. Nello specifico, l’attività sperimentale si concentra sull’analisi e la caratterizzazione di miscele non reattive ed il tuning dei vari elementi del processo produttivo.
- Ottimizzazione di traiettorie spaziali
La linea di ricerca riguarda l’applicazione di tecniche di ottimizzazione a traiettorie spaziali. Lo scopo è nello specifico il miglioramento dei metodi di ottimizzazione e la combinazione di metodi tradizionali (metodi diretti ed indiretti, algoritmi evoluzionistici) con tecniche innovative (intelligenza artificiale e machine learning) per l’ottimizzazione di traiettorie geocentriche, interplanetarie, e missioni di rendezvous.