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PROGRAMMA DI RICERCA 2005
italiano - english
Unità di Ricerca
- Università degli Studi di BERGAMO
INGEGNERIA INDUSTRIALE
BERGAMO(BG) - Università degli Studi di BOLOGNA
INGEGNERIA ENERGETICA,NUCLEARE E DEL CONTROLLO AMBIENTALE
BOLOGNA(BO) - Università degli Studi di MODENA e REGGIO EMILIA
INGEGNERIA MECCANICA E CIVILE
MODENA(MO) - Politecnico di MILANO
ENERGETICA
MILANO(MI) - Università di PISA
ENERGETICA
PISA(PI)
Programmi di ricerca simili:
- 1 - Tecnologie a spray liquido per applicazioni antincendio
- 2 - Fenomeni d'interfaccia in materiali nanostrutturati biocompatibili a base di silice posti a contatto con sistemi biologici
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- 4 - Proprietà nonlineari del nanoattrito
- 5 - Comprensione ab-initio delle proprieta' strutturali, elettroniche, ottiche di sistemi di semiconduttori nanostrutturati e a bassa dimensionalita'
- 6 - Studio degli effetti termofluidodinamici e strutturali per la prevenzione dei rischi negli incendi in galleria Studio dei fenomeni termofluidodinamici e strutturali negli incendi in galleria, per la prevenzione dei rischi e la gestione delle emergenze
- 7 - Analisi sperimentale, modellazione e simulazione di reattori slurry per l'abbattimento di inquinanti
- 8 - Sviluppo di modelli numerici innovativi per la simulazione fluidodinamica di veicoli aerospaziali
- 9 - Studi su meccanismi chiave del comportamento di letti fluidizzati e loro implementazione in strumenti di simulazione numerica per applicazioni nell'industria di processo.
- 10 - Proprietà strutturali, morfologiche ed elettroniche di interfacce organico-organico e loro modificazioni in presenza di acqua.
Classificazione scientifico-disciplinare
- Area scientifico disciplinare: Ingegneria industriale e dell'informazione
Classificazione brevettuale
- PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING LIQUIDS OR OTHER FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL (domestic cleaning A47L; cleaning in general by methods essentially involving the use or presence of liquid B08B3/00; sand-blasting B24C; coating of articles during shaping of substances in a plastic state B29C39/10, B29C39/18, B29C41/20, B29C41/30, B29C43/18, B29C43/28, B29C45/14, B29C47/02; for further classification of forming layered products, see B32B; printing, copying B41; conveying articles or workpieces through baths of liquid B65G, e.g. B65G49/02; handling webs or filaments in general B65H; surface treatment of glass by coating C03C17/00, C03C25/10; coating or impregnation of mortars, concrete, stone or ceramics C04B41/45; paints, varnishes, lacquers C09D; enamelling of metals, applying a vitreous layer to metals, chemical cleaning or de-greasing of metallic objects C23; electroplating C25D; treating of textile materials by liquids, gases or vapours D06B; laundering D06F; treating roads E01C; apparatus or processes for the preparation or treatment of photosensitive materials G03; apparatus or processes, restricted to a purpose fully provided for in a single other class, see the relevant class covering the purpose) [C9909]
- SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES ([N: sprayers or atomisers specially adapted for therapeutic purposes A61M11/00]; spray-mixers with nozzles B01F5/20; processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces by spraying B05D; [N: nozzles specially adapted for injection moulding of plastics or substances in a plastic state B29C45/16B, B29C45/20; nozzles specially adapted for windscreen washers B60S1/52]; means for pumping fluids F04; valves, e.g. water-taps, F16K) [C9801]
- SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING LIQUIDS OR OTHER FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL (domestic cleaning A47L; cleaning in general by methods essentially involving the use or presence of liquid B08B3/00; sand-blasting B24C; coating of articles during shaping of substances in a plastic state B29C39/10, B29C39/18, B29C41/20, B29C41/30, B29C43/18, B29C43/28, B29C45/14, B29C47/02; for further classification of forming layered products, see B32B; printing, copying B41; conveying articles or workpieces through baths of liquid B65G, e.g. B65G49/02; handling webs or filaments in general B65H; surface treatment of glass by coating C03C17/00, C03C25/10; coating or impregnation of mortars, concrete, stone or ceramics C04B41/45; paints, varnishes, lacquers C09D; enamelling of metals, applying a vitreous layer to metals, chemical cleaning or de-greasing of metallic objects C23; electroplating C25D; treating of textile materials by liquids, gases or vapours D06B; laundering D06F; treating roads E01C; apparatus or processes for the preparation or treatment of photosensitive materials G03; apparatus or processes, restricted to a purpose fully provided for in a single other class, see the relevant class covering the purpose) [C9909]
Classificazione geografica
- Regione: Lombardia
Bibliografia
[1] Akao F., Araki K.,Mori S.,Moriyama A.,1980,Deformation of a liquid droplet impinging onto hot metal surface,Trans.ISIJ,20[2] Araki K., Moriyama A.,1982,Deformation behaviour of a liquid droplet impinging on a hot metal surface,Proc.ICLASS 1982,389-396
[3] Avedisian C.T., Koplik J.,1987,Leidenfrost Boiling of Methanol Droplets on Hot Porous/Ceramic Surfaces,Int. JHMT,30,379-393
[4] Bernardin J.D., Stebbins C.J.,Mudawar I.,1997,Mapping of impact and heat transfer regimes of water drops impinging on a polished surface,Int. JHMT,40(2),247-267
[5] Bernardin J.D., Mudawar I.,1997,Film Boiling Heat Transfer of Droplet Streams and Sprays, JHMT,40(11),2579-2593
[6] Bernardin J.D., Mudawar I.,Walsh C.B.,Franses E.I.,1997,Contact angle temperature dependence for water droplets on practical aluminum surfaces, JHMT,40(5),1017-1033
[7] Bernardin J.D., Stebbins C.J.,Mudawar I.,1996,Effects of surface roughness on water droplet impact history and heat transfer regimes, JHMT,40(1),73-88
[8] Bonacina C., Del Giudice S.,Comini G.,1979,Dropwise Evaporation,ASME J. Heat Transfer,101,441-446
[9] Bussmann M., Chandra S.,Mostaghimi J.,2000,Modeling the splash of a droplet impacting a solid surface,Phys. Fluids,12,3121
[10] Chandra S., di Marzo M.,Qiao Y.M.,Tartarini P.,1996,Effect of Liquid-Solid Contact Angle on Droplet Evaporation,Fire Safety J.,27,141-158
[11] Chaves H., Kubitzek A.M.,Obermeier F.,1999,Dynamic Processes Occurring during the spreading of thin liquid films produced by drop impacts on hot walls,Int. J. Heat Fluid Flow,20,470-476
[12] Chen J.C., Hsu K.K.,1995,Heat Transfer During Liquid Contact on Superheated Surfaces,ASME J. Heat Transfer,117,693-697
[13] Choi K.J., Yao S.C.,1987,Mechanisms of Film Boiling Heat Transfer of Normally Impacting Spray, JHMT,30,311-318
[14] Cooper L.Y.,1995,The Interaction of an Isolated Sprinkler Spray and a Two-Layer Compartment Fire Environment, JHMT,38,679-690
[15] Cossali G.E., Coghe,A.,Marengo M.,1997,The impact of a single drop on a wetted surface,Exp. Fluids,22,463-472
[16] Davidson M.R.,2000,Boundary integral prediction of the spreading of an inviscid drop impacting on a solid surface,Chem. Eng. Science,55,1159
[17] Deb S., Yao S.C.,1989,Analysis of Film Boiling Heat Transfer of Impacting Sprays, JHMT,32,2099-2111
[18] Deker E.L., Franck B.,1999,Physics of contact angle measurement,Colloid and surface,156,177-189
[19] di Marzo M., Tartarini P.,Liao Y.,Evans D.,Baum H.,1993,Evaporative Cooling Due to a Gently Deposited Droplet,JHMT,36(17),4133-4139
[20] Edgerton H.E., Killian,R.J.,1979,Moments of Vision - The Stroboscopic Revolution in Photography. The MIT Press,Cambridge,MA,USA
[21] Enright G., Fedkiw R.,Ferziger J.,Mitchell I.,2002,A hybrid particle level set method for improving interface capturing,J. Comput. Phys.,183,83
[22] Fukai J., Shiiba Y.,Yamamoto T.,Miyatake O.,Poulikakos D.,Megadiris C.M., Zhao Z.,1995,Wetting effects on the spreading of a liquid droplet colliding with a flat surface: experiment and modeling,Phys. Fluids,7,236
[23] Fukai J., Zhao Z.,Poulikakos D.,Megadiris C.M.,Mitayake O.,1993,Modeling of the deformation of a liquid droplet impinging upon a flat surface,Phys. Fluids A,5,2588
[24] Ghafouri-Azar R., Shakeri S.,Chandra S.,Mostaghimi J.,2003,Interactions between molten metal droplets impinging on a solid surface,JHMT,46(8),1395-1407
[25] Grissom W.M., Wierum F.A.,1981,Liquid Spray Cooling of a Heated Surface,JHMT,24,261-271
[26] Gueyffier D., Zaleski S.,1998,Formation de digitations lors de l'impact d'une goutte sur un film liquid,Comptes Rendus Acad. Sci. Paris,Ser. II b,326,839
[27] Harlow F.H., Shannon J.P.,1967,The splash of a liquid droplet,J. Appl. Phys.,38,3855
[28] Healy W.M., Hartley J.G.,Abdel-Khalik S.I.,2001,On the validity of the adiabatic spreading assumption in droplet impact cooling, JHMT,44(20),3869-3881
[29] Inada S., Miyasaka Y.,Nishida,K.,1985,Transient Heat Transfer for a Water Drop Impinging on a Heated Surface,Bulletin of JSME,28(245),2675-2681
[30] Jachimska B., Warszynski P.,Malysa K.,2001,Influence of Adsorption Kinetics and Bubble Motion on Stability of the Foam Films Formed at n-octanol,n-hexanol,and n-butanol Solutions Surface,Colloids and Surfaces A,192,177-193
[31] Langbein D.,2001,Capillary surface,Springer Publ.
[32] Lin F.Y.H., Li D.,1995,The effect of surface heterogeneity on the drop size dependence of contact angles,Chemical Engineering Science,50,2633-2639
[33] Loulou Tahar, Bardon J.P.,1997,First stages of metallic drop cooling after its impact on a substrate,Revue Generale de Thermique,36(9),682-689
[34] Kinuko M., Shigeo I.,A. Mitsunori,K. Toshio,H. Yutaka,T. Kenichiro,2002,Effect of the drop impact on BGA/CSP package reliability Microelectronics Reliability,42,1,77-82
[35] Marengo M., Scardovelli R. ,C. Josserand and S. Zaleski,2001,Isothermal Drop-Wall Interactions. Introduction to experimental and numerical approaches,in Navier Stokes Equations: Theory and Numerical Methods,Marcel & Dekker Inc.
[36] Moriyama A.,1974,Evaporation Rate of a Single Water Droplet on Hot Solid Surface,Trans. ISIJ,14,290-295
[37] Moriyama A.,1974,Heat Transfer from Hot Steel Surface to a Water Droplet,Trans. ISIJ,14,285-289
[38] Naber J.D., Farrell P.V.,1993,Hydrodynamics of droplet impingement on a heated surface,SAE 930919,1-16
[39] Pasandideh-Fard M., Aziz S.D.,Chandra S.,Mostaghimi J.,2001,Cooling effectiveness of a water drop impinging on a hot surface,Int. J. Heat Fluid Flow,22(2),201-210
[40] Rieber M., Frohn A.,1999,A numerical study on the mechanism of splashing,Int. J. Heat Fluid Flow,20,455
[41] Rioboo R., Marengo M.,Tropea C.,2001,Outcomes from a drop impact on solid surfaces,Atomization and Sprays,11,155-165
[42] Rizza J.J.,1981,A Numerical Solution to Dropwise Evaporation,ASME J. Heat Transfer,103,501-507
[43] Roisman I.V., Prunet-Foch B.,Tropea C.,Vignes-Adler M.,2002,Multiple drop impact onto a dry solid substrate,J. Coll. Interface Sci.,256,396–410
[44] Roisman I.V., Prunet-Foch B.,Tropea C.,Vignes-Adler M.,2003,Interaction of high inertia spreading films,Proc. ICLASS-03 (Int. Conference on Liquid Atomisation and Spray Systems),Sorrento
[45] Roisman I.V., Tropea C.,2002,Flow On A Wall Surface Due To Spray Impact,Proc. ILASS Europe 2002
[46] Sadhal S.S., Plesset M.S.,1979,Effect of Solid Properties and Contact Angle in Dropwise Condensation and Evaporation,ASME J. Heat Transfer,101,48-54
[47] Scardovelli R., Zaleski S.,1999,Direct numerical simulation of free-surface and interfacial flow,Ann. Rev. Mech.,31,567
[48] Sivakumar D., Tropea C.,2002,Splashing impact of a spray onto a liquid film,Physics of Fluids,14,85
[49] Toda S.,1972,A Study of Mist Cooling. First Report: Investigation of Mist Cooling,Heat Transfer Jap. Res.,1(3),39-50
[50] Tropea C., Roisman I.V.,2000,Modeling of Spray Impact on Solid Surfaces. Atomization and Sprays,10,387-408
[51] Tsuchiya K., Fukuta H.,2003,Critical Roles Played by an Oscillating Bubble in Bubble-Surface Phenomena,3rd European-Japanese Two-Phase Flow Group Meeting,Pontignano,Italy
[52] Wachters L.H.J., Westerling N.A.J.,1966,The heat transfer from a hot wall impinging water drops in the spheroidal state,Chem. Eng. Sc.,21,1047-1056
[53] Weiss D.A.,Yarin A.L.,1999,Single drop impact onto liquid films: neck distortion,jetting,tiny bubble entrainment,and crown formation,J. Fluid Mech.,385,229
[54] Worthington A.M.,1908,A Study of Splashes,Longmans,London
[55] Yang J.,Chow L.C.,Pais M.R.,1996,Nucleate Boiling Heat Transfer in Spray Cooling,ASME J. Heat Transfer,118,668-671
[56] Yao S.,Cai K.Y.,1988,The dynamics and Leidenfrost temperature of drops impacting on a hot surface at small angles,Exp. Thermal and Fluid Sc.,1,363-371
[57] Yerkes K.,2004, Design of a Microgravity Spray Cooling Experiment, 15th Spacecraft Thermal Control Tech.,Los Angeles
[58] Abu-Zaid M., Atreya A., 1994, Transient Coooling of Hot Porous and Nonporous Ceramic Solids by Droplet Evaporation, ASME Transactions, 116, 694-701
Parole Chiave
CONTROLLO TERMICO; SPRAY LIQUIDI; DINAMICA DELLE BOLLE; IMPATTO DI GOCCE; SCAMBIO TERMICO BIFASETecnologie per il controllo termico localizzato tramite spray
Università degli Studi di BergamoAbstract
La ragione principale del progetto proposto è da ricercarsi nell'importanza che rivestono in svariate applicazioni pratiche i processi di scambio termico tra getti liquidi nebulizzati (spray) e pareti calde. Il progetto si propone quindi di unire la ricerca di base, volta alla determinazione dei meccanismi fisici di interazione tra spray e parete, con la formulazione di procedure e modelli per la progettazione ingegneristica.I fenomeni che hanno luogo nell'impatto di gocce su superficie calda possono essere raggruppati in almeno tre categorie: fenomeni dinamici nell'interazione gocce-parete, fenomeni termofisici, dinamica dell'ebollizione. Accanto allo studio di questi fenomeni, è necessario, per giungere ad un'effettiva possibilità di realizzazione, mostrare la praticabilità delle soluzioni tecniche. Il lavoro è stato quindi suddiviso in quattro attività complementari (sottoprogetti) brevemente descritte nel seguito.
SP1. Effetti dinamici nell'interazione gocce-parete
Gli effetti dinamici nell'interazione tra gocce vicine impattanti definiscono le caratteristiche delle gocce secondarie prodotte che, non partecipando efficacemente allo scambio termico, influenzano l'efficienza del raffreddamento. Obiettivo del sottoprogetto è la definizione della fenomenologia dell'impatto e delle caratteristiche delle gocce secondarie. Verranno eseguiti esperimenti e simulazioni numeriche variando le condizioni d'impatto (diametro, velocità, ecc.) e le proprietà della >>>
Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Gianpietro COSSALI Università degli Studi di BERGAMOObiettivo del Programma di Ricerca
In molte applicazioni industriali e civili viene richiesto un controllo accurato delle temperature locali. Tale controllo diventa spesso necessario in presenza di importanti flussi di calore ed è inoltre legato all'utilizzo di sistemi evoluti per l'ottimizzazione dei processi. Oltre ai tradizionali settori del raffreddamento tramite spray liquidi nell'industria siderurgica o nella sicurezza degli impianti (barriere anti-incendio), dall'industria vengono ora richiesti sistemi rapidi e precisi per il raffreddamento ed il riscaldamento di componenti meccanici ed elettronici, per esempio nella produzione dei componenti plastici (in cui la temperatura degli stampi deve essere mantenuta uniforme e in un ben definito intervallo di oscillazione), nella estrusione dei polimeri (in cui la testa di eiezione deve essere mantenuta ad una temperatura costante per non modificare le proprietà reologiche degli estrusi), nella laminazione di particolari componenti metallici e cosi via. Nei settori di punta spaziale e dell'elettronica si hanno già diverse attività sul controllo termico attraverso flussi bifase dispersi [1,2].Tali tecniche non sono ancora molto sviluppate in quanto le correlazioni empiriche su cui si dovrebbero basare i design ingegneristici sono inaccurate e non vi è la piena sicurezza sulla affidabilità delle procedure di progettazione di tali impianti: sono preferiti pertanto altri sistemi meno efficienti e accurati per il controllo termico. Il controllo termico >>>
Durata
24 mesiBase di partenza scientifica nazionale o internazionale
L'interazione di uno spray liquido con una superficie solida riveste una grande importanza in molte applicazioni di tipo tecnico. Dai sistemi di verniciatura, al raffreddamento delle superfici, all'uso dei pesticidi, l'impatto della fase dispersa dello spray sulla superficie solida influenza l'efficienza energetica dei processi e il loro costo economico. Al fine di comprendere meglio la fisica dell'interazione e offrire delle correlazioni semi-empiriche utili per la progettazione, da tempo i ricercatori hanno cercato di suddividere la complessità del fenomeno schematizzando il processo in diverse analisi sperimentali e numeriche: impatto di gocce singole, interazione di gocce multiple, analisi dinamica dell'impatto dello spray e, infine, analisi termica dell'interazione fra fase dispersa e parete. Seguiremo tale approccio nella presentazione della base scientifica sui cui il progetto è innestato.In generale l'impatto di gocce su una parete può dar luogo ad un semplice bagnamento della superficie oppure alla generazione di gocce secondarie (splash), ovvero alla formazione di corone e getti liquidi [20,35,41,54]. Vi sono tre casi che vanno studiati in modo separato in quanto portano a fenomeni completamente diversi: l'impatto su superfici riscaldate, l'impatto su superfici omoterme asciutte ed infine l'impatto su superfici omoterme bagnate. In tutte e tre i casi il risultato dell'impatto dipende dai parametri fisici delle gocce impattanti e dalle propriet >>>



