Come funziona una galleria del vento

La galleria del vento si basa sul principio di relatività galileiana il quale afferma che le azioni dinamiche esercitate su un corpo in moto traslatorio sono uguali a quelle prodotte su un corpo immobile, investito da una corrente d’aria alla stessa velocità.
Il secondo principio, fondamentale per comprendere il funzionamento delle galleria del vento è quello della similitudine dinamica che afferma che i fenomeni che si manifestano su un corpo di determinate dimensioni sono uguali a quelli che compaiono su un altro in scala. In questo caso si ha il medesimo C_r che rappresenta il coefficiente adimensionale di resistenza.

Le gallerie del vento sono formate da grandi condotti di sezione svariata, dentro il quale scorre il flusso alle velocità e alla densità prescelta. Il flusso d’aria viene spostato grazie a grandi ventilatori di vaie dimensioni. Un effusore serve ad accelerare progressivamente il moto dell’aria in ingresso e speciali reti o filtri riducono le turbolenze. In uscita il flusso viene rallentato da un diffusore, mentre al centro si trova la camera di prova, dove viene posizionato il corpo da esaminare. Il corpo stesso è collegato ad opportune bilance per la misurazione delle forze. Le prime gallerie del vento erano solo condotti con ventilatori ad una estremità. Questi tunnel hanno creato un'aria mossa e irregolare, quindi gli ingegneri hanno costantemente lavorato per migliorare il flusso d'aria modificando i layout del tunnel. I tunnel moderni offrono un flusso d'aria molto più fluido grazie a un design fondamentale che incorpora cinque sezioni fondamentali: camera di sedimentazione, cono di contrazione, sezione di test, diffusore e sezione di trasmissione.

L'aria è un fluido vorticoso e caotico mentre entra nel tunnel. La camera di sedimentazione aiuta a sistemare e raddrizzare l'aria, spesso attraverso l'uso di pannelli con fori a nido d'ape o persino uno schermo a maglie. L'aria viene quindi immediatamente forzata attraverso il cono di contrazione, uno spazio ristretto che aumenta notevolmente la velocità del flusso d'aria. Gli ingegneri collocano i loro modelli in scala nella sezione di prova, che è dove i sensori registrano i dati e gli scienziati fanno osservazioni visive. L'aria successivamente fluisce nel diffusore, che ha una forma conica che si allarga e, quindi, rallenta dolcemente la velocità dell'aria senza causare turbolenze nella sezione di test. La sezione guida ospita la ventola assiale che crea un flusso d'aria ad alta velocità. Questo ventilatore è sempre posizionato a valle della sezione di prova, alla fine del tunnel, piuttosto che all'ingresso. Questa configurazione consente alla ventola di convogliare l'aria in un flusso regolare invece di spingerla, il che si tradurrebbe in un flusso d'aria più choppier. Le pareti del tunnel sono estremamente lisce perché eventuali imperfezioni potrebbero agire come dossi e causare turbolenze. Gli ingegneri montano i modelli nella sezione di test usando metodi diversi, ma di solito i modelli sono tenuti fermi usando fili o pali metallici, che sono posizionati dietro il modello per evitare di causare interruzioni nel flusso d'aria. Possono attaccare sensori al modello che registra la velocità del vento, temperatura, pressione dell'aria e altre variabili.

Ogni aereo, come ciascun suo componente, prima di solcare i cieli è stato un'idea, poi un progetto e un modello in scala. Visitiamo le Gallerie del vento di Torino e Venegono dove vengono effettuati numerosi test prima di far volare gli aerei realizzati da Leonardo.