La galleria del vento si basa sul PRINCIPIO DI RELATIVITÀ’ GALILEIANA il quale afferma che le azioni dinamiche esercitate su un corpo in moto traslatorio sono uguali a quelle prodotte su un corpo immobile, investito da una corrente d’aria alla stessa velocità.
Il secondo principio, fondamentale per comprendere il funzionamento delle galleria del vento e’ quello della SIMILITUDINE DINAMICA che afferma che i fenomeni che si manifestano su un corpo di determinate dimensioni sono uguali a quelli che compaiono su un altro corpo di misura maggiore e minore (scala). In questo casa si ha il medesimo Cr che rappresenta il coefficiente adimensionale di resistenza.
Le gallerie del vento sono formate da grandi condotti di sezione svariata, dentro il quale scorre il flusso alle velocità e alla densità prescelta. Il flusso d’aria viene spostato grazie a grandi ventilatori di vaie dimensioni. Un effusore serve ad accelerare progressivamente il moto dell’aria in ingresso e speciali reti o filtri riducono le turbolenze. In uscita il flusso viene rallentato da un diffusore, mentre al centro si trova la camera di prova, dove viene posizionato il corpo da esaminare. Il corpo stesso e’ collegato ad opportune bilance per la misurazione delle forze.
Esistono vari schemi di gallerie:
Galleria a circuito aperto, in cui l’aria viene aspirata dall’atmosfera, inviata alla cella delle misurazioni e poi rimandata ancora nell’ atmosfera. Questa e’ una soluzione economica ma poco efficiente in quanto il rapporto tra la pressione dinamica e la potenza del propulsore non e’ elevata.
Galleria a circuito chiuso, dove il flusso dopo essere passato nella camera di prova, viene rimesso in circolo, con un unico condotto di ritorno. La corrente d’aria e’ indipendente dalle condizioni atmosferiche e può essere mantenuta alle temperature e alle pressioni volute. L’ efficienza risulta maggiore rispetto al tipo procedente.
Camera di prova chiusa, ovvero con pareti aventi le generatrici quasi rettilinee. Grazie a questa forma le linee di corrente che lambiscono tali pareti, lungo tutto il perimetro delle sezioni trasversali, hanno un andamento rettilineo, che può influenzare il campo di moto attorno al corpo in esame (vengono generate azioni aerodinamiche di entità superiori al reale).
Camera di prova aperta o semi-aperta, in cui la dimensione della sezione e’ maggiore di quella del getto che è libero e che confina con zone di aria stagnante. Con questa camera tutte le linee di corrente del flusso che investe il corpo in prova hanno la possibilità di incurvarsi fino agli strati estremi, prossimi all’aria stagnante. Queste ultime parti, proprio perché, lambiscono una zona in ristagno, dovrebbero essere a pressione e a velocità costanti, ciò che appare impossibile, in presenza sempre di una certa curvatura delle linee di corrente. Nasce, quindi, un tipo di moto abbastanza complesso e in qualche misura il campo attorno al corpo in esame ne può ugualmente risentire. Tuttavia, a parità di dimensioni del getto, risulta migliore la simulazione del campo aerodinamico e maggiore è la precisione delle misure, pur se le azioni aerodinamiche restano tendenzialmente inferiore al vero. In mancanza di valutazioni rigorose relative al coefficiente di resistenza su strada, il rapporto tra questo e il valore misurato in galleria, con tarature efficaci, può dirsi più che accettabile.
Di questi ultimi fattori, il primo assume una certa importanza solo nelle vetture a ruote scoperte e il secondo è ininfluente per lo strato-limite. In fatti, il manto stradale, su cui avviene la traslazione di un autoveicolo, presenta uno strato limite di spessore zero, in assenza di vento, invece, nella sua immobilità, è lambito da una corrente d’aria che, a contatto con la superficie, genera uno strato limite, con spessore crescente in funzione della velocità. fino a qualche decina di millimetri, per misurazioni che normalmente vengono eseguito sul bordo anteriore della piattaforma di prova. In molte gallerie del vento questo strato viene riaspirato e comunque resta insignificante per determinati tipi di prova, specie nella sola misurazione della resistenza aerodinamica, assumendo influenza in altri tipi di sperimentazione, cioè nelle misurazioni di portanza/deportanza, divenute sempre più complesse, nelle ricerche sull’effetto suolo, con vetture ad altezza minima dal terreno estremamente ridotta e con speciali forme del carenaggio inferiore.
In relazione a questi elementi la Galleria del vento è passata dalla prova di un corpo statico su terreno fermo alla maggiore simulazione stradale, con un tappeto mobile e con la rotazione delle ruote del modello in prova.
Tutti i igliori impianti hanno raggiunto gradi di accuratezza assai elevati e minime alterazioni di risultati si riscontrano dall’uno all’altro.