La galleria del vento è uno strumento che aiuta ingegneri e progettisti a testare l’aerodinamica di molti oggetti. L'aerodinamica è lo studio dell’interazione tra un corpo solido in movimento e l’aria, o più in generale un gas. Questa scienza infatti è alla base di molti oggetti che si usano tutti i giorni  e o che vediamo in tv, come auto familiari, monoposto di F1, MotoGP, aerei, ma anche palazzi, ponti, palloni da calcio, caschi ecc.

Come è fatta una galleria del vento?

Foto Nasa– Sezione di una galleria del vento a ciclo chiuso
in foto: Foto Nasa– Sezione di una galleria del vento a ciclo chiuso

COncettualmente la galleria del vento è un tubo cavo (una galleria) in cui circola dell’aria a una determinata velocità. Il punto d'ingresso dell’aria, chiamato convergente, serve a far entrare e accelerare l’aria nel condotto. L'aria poi passa attraversa il filtro a nido d’ape, che raddrizza il flusso e riduce le turbolenze. La camera di prova (o camera a bassa turbolenza) è la sezione dove viene posizionato l’oggetto da testare, si trova tra il nido d’ape e la ventola, e contiene diversi sensori che servono a misurare velocità, densità e umidità dell’aria. Il flusso d’aria che esce dalla camera di prova entra poi nel cosiddetto divergente, che ha il compito di ridurne la velocità. Il vento è alimentato da una ventola, che è generalmente sempre posta alla fine del condotto; questa soluzione è adottata per evitare la generazione di eccessive turbolenze che potrebbero falsare i test. Il vento quindi non viene generato per spinta ma per risucchio, proprio come un’aspirapolvere.
Esistono due tipi di gallerie del vento, a ciclo chiuso e a ciclo aperto hanno le stesse componenti, ma mentre la prima espelle l’aria all’esterno, la seconda la rimette in circolo.

Le applicazioni della galleria del vento

Le gallerie a ciclo chiuso sono quelle più efficienti perché possono cambiare parametri e caratteristiche del fluido come pressione, temperatura, umidità. Per i grandi progetti, dove è necessaria grande precisione, come nella progettazione delle auto di Formula 1, si usa sempre la galleria del vento a ciclo chiuso, come quella progettata da Renzo Piano a Maranello, che è dotata di un tappeto rotante che simula le condizioni della pista e di come il flusso d’aria investe gli pneumatici in movimento.

Ma a cosa serve effettivamente la galleria del vento? Come abbiamo detto serve a studiare il comportamento dei flussi d'aria sugli oggetti: infatti i valori fondamentali che si possono misurare sono la portanza, il carico (ne abbiamo parlato nel video sul volo degli aerei) e la resistenza che l’oggetto ha a contatto con il flusso d’aria. Ma come facciamo a vedere a occhio nudo il flusso d’aria vi starete chiedendo? I progettisti usano diverse tecniche per visualizzare il flusso, come piccoli fili di lana attaccati alla superficie o potenti laser che investono il flusso, reso visibile da una nebbia molto sottile. Ma quello usato più comunemente è   un getto di vapore acqueo costante che fuoriesce da un ugello.

Foto Nasa– Test visivo su una deriva di un Boeing
in foto: Foto Nasa– Test visivo su una deriva di un Boeing

Questo getto investe la superficie da testare seguendone la forma. Quando il flusso d’aria incontra una superficie genera delle turbolenze che i sensori inviano ai computer per essere studiati. Infatti elaborando i dati, i progettisti hanno a disposizione molte informazioni per migliorare la forma dell’oggetto in modo da ridurre al minimo le turbolenze.

Se prendiamo in esempio un tipico pallone da calcio, quello con gli esagoni, possiamo vedere che quando il pallone è fermo non genera molti vortice e l’aria segue perfettamente la sua forma. Ma immaginiamolo in campo, quando viene calciato con "un tiro a giro"  e comincia a ruotare: come vede nell'immagine in basso, si creano delle turbolenze che ne rallentano la sua corsa. Bene, in galleria del vento si studiano anche questi aspetti.

Foto NASA– Palla Ferma
in foto: Foto NASA– Palla Ferma
Foto NASA– Palla in movimento
in foto: Foto NASA– Palla in movimento

Dovete sapere che nelle gallerie del vento si può testare qualsiasi cosa, da come l’aria circola in un quartiere di una grande città, alla resistenza al vento di un ponte. Un aspetto curioso è che alcuni atleti, come ciclisti o corridori di maratone, fanno prove nella galleria per testare i loro caschi o i materiali delle loro tute; tutto questo per migliorare le loro performance e avere dati importanti per prepararsi al meglio a una competizione.

Articolo a cura di
Videostorie