Caratterizzazione delle sonde elettrostatiche CIRA presso IAPS

Le misurazioni della densità di corrente ionica nel plasma o nel fascio ionico di dispositivi di propulsione elettrica per veicoli spaziali sono di grande rilevanza, in quanto il flusso di ioni espulsi determina le caratteristiche del propulsore come spinta, impulso specifico e utilizzo del propellente, nonché le prestazioni dell’intero sistema di propulsione. Inoltre, una conoscenza accurata e completa della corrente ionica è fondamentale per la validazione di modellazione della plume e per le simulazioni numeriche, per prove di accettazione dei propulsori, per lo studio degli effetti di impianto e per comprendere le interazioni tra plasma e veicolo spaziale. In questa attività si mettono a confronto tre diverse tipologie di sonde: una sonda planare con guard-ring (sonda di Faraday), una sonda planare con collimatore (coppa di Faraday) e due sonde di Langmuir di tipo cilindrico. Nell'ambito dell'Accordo Quadro di mutua collaborazione scientifica tra INAF-IAPS e CIRA (2021), gli obiettivi principali di questo studio sono la caratterizzazione delle sonde elettrostatiche CIRA e l'identificazione delle caratteristiche della diagnostica che permettono una più chiara/efficiente valutazione della propulsione. Lo studio fornisce anche raccomandazioni per la corretta progettazione di una sonda di corrente ionica di alta qualità, nonché indicazioni per il funzionamento delle sonde e il trattamento dei dati

Phase-resolved measurements on a multi-slotted Synthetic Jets actuator

The free flow field of a multi-slotted array of Synthetic Jets (SJ) has been experimentally investigated in quiescent ambient at Reynolds and Strouhal numbers, Re = 128 and St = 0.11, respectively. The multi-slotted SJ actuator is composed of twelve rectangular slots with an aspect ratio of 15 (for a width of ~1 mm) and off-centered with respect to the cavity center. Experiments were conducted at three equally-spaced cross sectional planes inspecting two consecutive slots by means of phase-locked Stereo-Particle Image Velocimetry. At the slot exit, the statistical analysis reveals that the SJ exhibits an asymmetric spreading with respect to the geometrical axis of the slot, being tilted of about ~14.8° on the side where the cavity extends. This asymmetric pattern determines a small recirculation region slightly downstream of the slot exit. On the other hand, the flow field appears two-dimensional at the mid spanwise distance between the two slots. The phase-locked flow fields exhibit counter-rotating vortical patterns that convect downstream from the slot exit during the ejection phase. These vortices develop in longitudinal direction at 3.4 slot widths and then dissipate as they travel further downstream

Flow control on a 2D back-facing ramp by Synthetic Jets

Flow control via Synthetic Jets (SJs) is experimentally studied for a separated flow over a back-facing ramp in wind tunnel tests at height-based Reynolds number of 10700 using planar Particle Image Velocimetry. Two cases, i.e., either without control (baseline) or controlled by means of SJs, have been investigated. The effectiveness of the control is achieved through a momentum addition of cμ = 3.0 × 10^(-3) at a reduced frequency F+ = 0.34. Under the SJs control, the separated region undergoes a reduction in length of 62% of that observed for the baseline case