Analisi agli elementi finiti del comportamento termico e meccanico di un dispositivo Wind Lidar.

A Wind Lidar instrument is a device mounted on a satellite that measures the wind's speed by evaluating the Doppler shift of a laser beam reflected by the atmosphere. In this Thesis, developed in collaboration with Bright Aerospace s.r.l., we analyse the thermal and mechanical behaviour of a component of a Wind Lidar device, namely the Pump unit. We perform two different types of analysis. The first characterizes the Pump unit's thermo--mechanical behaviour, while the second characterizes the response of the laser system subject to random vibrations. The device requirements, imposed by the client, limit the displacements and the heating of the components. The fulfillment of these requirements is verified by performing thermal and mechanical analysis. Finite element simulations are used to assess different operating conditions. Experimental random vibration tests have to be carried out on a part of the device. We calculate the actions that the testing machine has to apply on the Pump unit, to simulate a given action on the whole device. In this second type of analysis, numerical errors coming from the discretization scheme used, can lead to qualitatively wrong results. This is avoided by careful convergence analysis.

La strumentazione Wind Lidar è utilizzata per misurare la velocità del vento da un satellite artificiale nello spazio, valutando lo spostamento Doppler di un raggio laser riflesso dall'atmosfera. In questa Tesi, svolta in collaborazione con la società Bright Aerospace s.r.l., si analizza il comportamento termico e meccanico di un dispositivo appartenente ad uno strumento Wind Lidar, chiamato Pump unit. Si effettuano due differenti tipologie di analisi. La prima caratterizza il comportamento termomeccanico della Pump unit, la seconda la risposta del sistema laser alle vibrazioni random. La Pump unit deve soddisfare i requisiti di deformazioni e surriscaldamento richiesti dal committente. Queste verifiche sono svolte, in differenti condizioni d'esercizio, utilizzando tecniche agli elementi finiti. Test di vibrazioni random di dettaglio devono essere svolte sulla Pump unit. Si calcolano le azioni che la macchina di prova deve esercitare per simulare il comportamento dell'intero sistema laser sollecitato da un'azione predefinita. In questo secondo tipo di analisi l'algoritmo di discretizzazione utilizzato può dar origine ad evidenti errori numerici. Questo problema è risolto svolgendo test di convergenza dei risultati.