Metodologie innovative per il monitoraggio dell'interazione fluido-struttura mediante misure senza contatto

La presente tesi tratta una particolare linea di ricerca nell'ambito di un più ampio progetto di ricerca avente l'obiettivo di sviluppare metodologie di misura innovative per l'analisi dell'interazione fluido-struttura, con particolare riferimento al monitoraggio ed alla diagnostica di componenti di impianti energetici (turbine, pale di turbine eoliche, ecc.). In particolare, l'obiettivo è stato focalizzato sulla misura delle stato tensionale mediante Thermoelastic Stress Analysis (TSA) di turbine eoliche completamente assemblate ed in condizioni reali di esercizio, anche in movimento a velocità elevate. In una prima fase puramente sperimentale, sono stati progettati i casi di studio, sono state riprodotte in laboratorio (galleria del vento) le condizioni di sollecitazione ritenute significative e rappresentative delle reali condizioni di esercizio dei componenti, e sono state eseguite le acquisizioni strumentali contemporaneamente con misure tradizionali a contatto e misure termografiche senza contatto. Successivamente sono state sviluppate due soluzioni innovative di post-processing, fondamentali per il raggiungimento del risultato. Dapprima la messa a punto di un algoritmo di compensazione del movimento dell'immagine termografica, per l'inseguimento mediante pattern recognition di marcatori termici opportunamente posizionati sulla superficie del componente meccanico in esame, che consente il passaggio della misura termografica acquisita da un sistema di riferimento assoluto fisso rispetto alla termocamera ad un sistema di riferimento relativo solidale al componente stesso. In tal modo si ottiene una nuova sequenza di immagini termografiche "derotate" da sottoporre al successivo algoritmo per la validazione e la scalatura della mappa tensionale termografica dell'intero corpo in esame mediante il confronto con le misure convenzionali puntuali acquisite contemporaneamente, che consente infine di ottenere una mappa tensionale quantitativamente significativa su tutta la superficie del corpo in esame. In tal modo, utilizzando i risultati conseguiti, risulta possibile applicare l'analisi termoelastica (TSA) per la misura di mappe continue dello stato tensionale sull'intera superficie dei componenti in esame. Si possono così superare gli evidenti limiti dei sistemi di misura tradizionali a contatto, che risultano difficilmente applicabili in certe condizioni di funzionamento (componenti in moto casuale) ed in certe aree geometriche degli stessi componenti, e che in ogni caso riescono a fornire solo misure puntuali.