"Ered Luin" ha scritto:
>
> "20QfwfQ02" ha scritto:
[...]
> In genere l'azione di un fluido aeriforme viene identificata come:
>
> - "aerodinamica", se la forzante non viene influenzata dalla risposta
> della.
... struttura :-)
>
> - "aeroelastica", se la risposta della struttura influenza la forzante (la
> quale a sua volta influenzer� la risposta, la quale a sua volta
> influenzer� la forzante, e cos� via).
Cio� la forzante - l'aria - entra in gioco con le sue propriet� fisiche
(vedi in chiusura)
> In genere si definisce molto grossolanamente la risposta globale come una
> somma di tali due effetti.
> Dico "molto grossolanamente" perch� in pratica � come se applicassimo una
> sorta di sovrapposizione degli effetti ad un campo che � tutto tranne che
> lineare.
Lo � finch� non raggiunge la saturazione, ovviamente. Quindi il fenomeno
inizia certamente come lineare.
> Ci� tuttavia ingegneristicamente parlando ha una sua logica in quanto
> quelli che interessano sono spesso solo i casi estremi, quelli cio� nei
> quali uno dei due effetti, aerodinamico o aeroelastico, risulta
trascurabile
> rispetto all'altro, e cos� ce la caviamo parlando "tout court" di
> sovrapposizione per i restanti casi intermedi .
Non necessariamente. Dipende dai profili in gioco. Finch� non intervengono
fenomeni di saturazione (del mezzo o della struttura), come dicevo,
la sovrapposizione � in concreto applicabile.
Direi piuttosto che � la sollecitazione impulsiva causata dalla comparsa di
vortici a essere non-lineare. Ma il sistema � un filtro passa-basso
risonante, quindi ignora questa non-linearit�. E ignora anche il fatto che
la formazione di vortici non sia perfettamente periodica, perch� le cose
inanimate, specie se risonanti, conoscono molto bene la FFT :-))
> Inutile sottolineare che si potrebbe parlare semplicemente di
> "fluidoelasticit�": tuttavia le applicazioni pi� note sono senza dubbio l'
> "aeroelasticit�" e l' "idroelasticit�" , e questi pertanto sono i nomi che
> sentiamo pi� spesso.
>
>
> Di per s� l'acqua rispetto all'aria ha una componente viscosa che tende a
> "regolarizzare" i moti , ma � caratterizzata pure da una densit�
> notevolmente maggiore, tanto da non rendere pi� trascurabili le cosiddette
> componenti di "massa aggiunta" che
> in genere per l'aria sono considerate non determinanti.
Nelle "velature" dei velivoli cosiddetti instabili se ne tiene conto. La
comprimibilit� (non lineare) dell'aria ha un suo effetto non trascurabile.
> Ci sono poi differenze ancor meno banali: una tra tutte, il moto ondoso
> marino � in molte applicazioni considerabile un moto a potenziale
> (ovviamente le relazioni che fanno passare da potenziale a moto potranno
> essere, e spesso *sono*, non-lineari ;-) , tuttavia ci�
> comporta di per s� alcune agevolazioni per lo studio dell'interazione con
> le strutture: per l'aria e il vento questo succede rarissimamente, quasi
mai,
> e di fatto l'unico modo per studiarne le azioni � usare approcci
stocastici e
> aleatori.
Ecco: � difficile tenerne conto, il che non significa che non ci sia
interazione.
L'aria � una brutta bestia :-) (lo dico da acustico, piuttosto che da
aeroplanaro: in diversi ambienti e con diversi accoppiamenti acustici la
medesima sorgente sonora presenta ai suoi terminali elettrici curve molto
diverse di impedenza)
> Il vento di contro presenta in genere piccole escursioni intorno a un
> valor medio, il che comporta un certo tipo di approccio, in linea di
massima
> semplificatorio, l'acqua invece no, e cos� via.
La semplificazione � solo in prima battuta, perch� si sa che in prossimit�
delle superfici il valor medio ha poco senso.
> Tipici fenomeni fluido-elastici sono:
>
> - distacco di vortici "alla Von Karman" (si riscontrano sia in campo
> acquatico che aereo, quelli cui accennava il precedente post)
>
> - galopping: � il classico filo dell'alta tensione che oscilla sotto
> l'azione delle raffiche di vento (si riscontra per� anche in campo
> acquatico).
Qui la frequenza di oscillazione � bassissima, quindi � necessaria la
raffica, cio� l'intermittenza ad altrettanto bassa frequenza (la campata si
inclina e poi ricade al cessare del soffio, quindi oscilla). I vortici su
simili strutture ci sono, ma sono inefficaci.
> - flutter: per intendersi, � il fenomeno della bandiera al vento, o del
> cartellone pubblicitario che oscilla (in campo acquatico � pi� raro
> proprio a causa della viscosit� e densit� maggiore di quest'ultima,
> cui accennavamo)
Non si tratta di superfici relativamente "rigide" e di grande massa come un
ponte. Bandiera e cartellone sono sottili e direttamente deformati dal
flusso d'aria. Non � pensabile per un ponte se non con flussi d'aria molto
intensi tipo uragano (che non � il caso di Tacoma). Il flutter, cos� inteso,
non mi sembra applicabile, se non quando ormai il ponte � al collasso
(superati i limiti elastici).
[...]
> Se gli autovalori, che dipendono dalle rigidezze e dalle masse del
> sistema, combinate in maniera anche molto complicata, sono negativi
> il moto diverge:
> ma, nota, ed � questo l'altro punto importante, l'autovalore diventa
> negativo *per caratteristiche intrinseche al sistema stesso*: sinora la
> frequenza non l'ha nominata nessuno.
Se la matrice non � simmetrica, gli autovalori non possono essere complessi?
E' il tipico comportamento risonante. L'eccitazione esterna lo stimola, ma �
il sistema a fare poi tutto da s�. E' il sistema a nominare la frequenza. O
meglio, non la nomina ma ce l'ha nell'anima :-)
>
> Semmai, nei modelli pi� semplificati di flutter, ha importanza l'intensit�
> media del vento (che non � assolutamente detto debba essere un uragano per
> far crollare il ponte! Anzi, come tipico dei fenomeni non lineari -
> altamente poco intuitive ;-) - un vento leggero pu� fare danni ben
> maggiori di un vento molto pi� forte ;-)
Ma non pu� causare flutter nel senso di cui sopra, tipo bandiera o
cartellone pubblicitario, che hanno rapporti superficie/spessore
elevatissimi e massa molto modesta. Non � il caso di un ponte. Pu� ancora
essere per un'ala, che ha una struttura snella a sbalzo e ha una massa
modesta (in certe configurazioni di volo l'ala � vuota), ma non per un
ponte.
> Studiando queste caratteristiche intrinseche (facile a dirsi, molto meno a
> farsi) si pu� prevedere se il moto diverger� o meno, e predisporre gli
> opportuni accorgimenti.
>
> E qui entrano in campo le "derivate aeroelastiche" e il discorso si fa
> lontano.
>
>
> A questo punto il distacco di vortici pu� entrarci solo all'inizio, come
> un elemento (tra gli svariatissimi) che possono di per s� far innescare il
> moto.
Sicuro. Anche un battaglione in marcia, come qualcuno ha ricordato, pu�
innescare il fenomeno.
> Ma la "divergenza" del moto si riduce a caratteristiche intrinseche del
> sistema, combinato con ben determinate caratteristiche della forzante, tra
> le quali non ricordo appaia la frequeza :-)
La forzante basta che contenga come componente spettrale la frequenza di
risonanza del ponte. Poi ci pensa lui a fare il guaio :-)
[...]
> > In generale una lamina esposta a una corrente d'aria trasversale e
> > parallela al suo piano entra in oscillazione quando la velocit�
dell'aria
> > raggiunge un preciso valore.
>
> Esatto
>
> > Se non ci fossero vortici non avrebbe ragione di muoversi
> > o si muoverebbe in una sola direzione fino a trovare l'equilibrio,
> > come un'ala appunto.
>
> No, l'aria a quel punto � troppo veloce (far fischiare una lamina!)
Basta cambiare inclinazione al flusso e la vibrazione cessa e la lamina si
comporta da vela. Quindi non pu� essere solo questione di velocit�.
Solo se c'� "incertezza" � possibile l'oscillazione (a una certa velocit�).
Il fenomeno � tipico dell'equilibrio instabile, quando le forze sulle due
facce della lamina sono in via di principio uguali ma in realt� non possono
mai esserlo. Basta un inevitabile squilibrio per vorticosit� per mettere in
movimento il sistema e far quindi incrementare su uno dei due lati la
vorticosit� (e far intervenire l'elasticit� della lamina). Perci� dicevo che
il fenomeno - poi - si svolge come lo ha descritto Fabri.
Il fatto che sia in gioco *quella* velocit� suggerisce che si tratta di un
fenomeno regolare, pur in regime turbolento.
> e siamo gi� passati da un fenomeno pi� o meno regolare di distacco di
> vortici "alla Von Karman" a un fenomeno totalmente turbolento, dove �
> solo ragionando in
> temini di *medie* che si riesce effettivamente a identificare quella
> variazione di pressioni sui lati della lamina a frequenze talmente alte da
> riuscire effettivamente a farla suonare.
>
> Ma il fenomeno � significativamente diverso dal distacco di vortici alla
> Karman.
Quelli lo iniziano, ma gi� per via dell'equilibrio instabile. Poi
semplicemente si accentuano con dissimmetria determinata dalla costante di
tempo di oscillazione della lamina. Il moto � certamente turbolento, ma con
una propria regolarit�, altrimenti la media non sarebbe significativa.
[...]
> > Circa l'aeroelasticit� basti pensare che l'aria � dotata di elasticit�
>
> Uh?
> Scusa questa non l'ho capita.
Vedi pi� sotto. Si riallaccia ancora all'esempio del "fischio".
> > e di massa,
>
> Beh, tutto ha una "massa", ma nell'aria � in genere proprio quello che si
> trascura per prima cosa rispetto ad altri elementi (cio�, non � ovviamente
> che trascuro la massa "in s�", quanto i fenomeni che ne deriverebbero,
> tipo appunto quelle componenti di "massa aggiunta" cui accennavo prima).
> > e quindi a sua volta � modellizzabile come un sistema del secondo
> > ordine risonante.
>
> Scusa ma come dicevo non ho capito bene questa cosa.
Questo lo constata forse meglio chi si occupa di acustica, anzich� di
aerodinamica. Un condotto d'aria si comporta come una linea di trasmissione,
dotata di resistenza (dissipazione), di induttanza (massa) e capacit�
(elasticit�). Ed � notoriamente un sistema risonante. Non ci sarebbero
deformazioni di superfici per effetto di correnti d'aria (cio� fenomeni
aero-elastici), se l'aria non avesse questa propriet�. Non ci sarebbe
neppure portanza, che compete infatti a dissimmetrie di pressione che si
manifestano in una massa omogenea d'aria per azione dell'ala. L'esempio che
ho fatto, del resto, somiglia bene al funzionamento dell'ancia in uno
strumento a fiato: un fenomeno di risonanza meccanica eccitata dal soffio,
che poi si propaga come risonanza del volume d'aria dello strumento in
termini di pressione sonora, la quale a sua volta pu� mettere in risonanza
un elemento meccanico di massa ed elasticit� opportune. Vedi radiatori
passivi. In questi ultimi si osserva bene, al variare della frequenza della
pressione acustica, il comportamento risonante. Del resto � per questa
ragione che sono temute per il volo le turbolenze naturali, flussi caotici
che contengono un'ampia gamma di basse frequenze fino alla frequenza zero
("vuoti d'aria").
> Cmq ciao e Buona Pasqua :-)
>
> Ered Luin
Ricambio gli auguri
Ciao
queffe
Received on Sun Apr 20 2003 - 21:24:44 CEST
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