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PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
CONVEZIONE MISTA; MODELLI FISICO-MATEMATICI; INSTABILITA' TERMOCONVETTIVE; CANALI E CAVITA'; SUPERFICI MOBILI; REOLOGIA; MEZZI POROSI; INCREMENTO DELLE PRESTAZIONI TERMOFLUIDODINAMICHE; MODELLI NON-BOUSSINESQ

Incremento delle prestazioni termofluidodinamiche di sistemi a flusso interno in regime di convezione mista

Università degli Studi di Bologna
Abstract
Scopo del programma di ricerca e' l'approfondimento di tematiche di base ed applicative della convezione mista. Le finalita' principali consistono nell'analizzare aspetti della modellistica fisico-matematica della convezione mista, nonche' nel fornire risultati innovativi per le applicazioni tecnologiche. Gli ambiti applicativi dei processi di convezione mista sono estremamente differenziati ed includono: il controllo termico dei sistemi elettronici, i sistemi di sicurezza negli impianti nucleari, le celle a combustibile, i sistemi solari termici e fotovoltaici, i trattamenti termici dei materiali (saldatura, laminazione a caldo, trafilatura, estrusione, colatura), la Chemical Vapour Deposition (CVD). L'integrazione tra l'analisi della modellistica di base e lo sviluppo di informazioni utili alle applicazioni in ambito industriale e' un aspetto connaturato all'ambito della convezione mista. Lo studio di processi di convezione mista prevede infatti il simultaneo controllo di differenti fenomeni fisici e caratteristiche del sistema che contribuiscono a definire gli elementi distintivi del processo termofluidodinamico. Tra questi, si possono annoverare: la geometria del condotto entro il quale avviene il moto del fluido, le condizioni al contorno termiche sulle pareti del condotto, l'eventuale moto relativo tra le pareti del condotto, la stabilita' del moto, il comportamento reologico del fluido, l'effetto della dissipazione viscosa, l'eventuale presenza di un mezzo poroso >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Antonio BARLETTA Università degli Studi di BOLOGNA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Una parte essenziale della progettazione di molti apparati tecnologici di notevole interesse per l'industria e' costituita dallo studio e dall'ottimizzazione di processi di convezione mista entro condotti o cavita' parzialmente aperte. Cio' accade, ad esempio, nella progettazione di scambiatori di calore, di pile a combustibile, di sistemi di raffreddamento per apparati elettronici, di dispositivi per la lavorazione dei polimeri o per la fabbricazione di film sottili mediante la tecnica della Chemical Vapour Deposition (CVD). La ricerca-sviluppo condotta dalle aziende in questi settori, allo scopo di ottimizzare le prestazioni termiche e fluidodinamiche degli apparati, utilizza correlazioni di progetto gia' disponibili o simulazioni numeriche con codici di calcolo che impiegano i modelli fisico-matematici consolidati nella letteratura scientifica. Nel caso dei fenomeni di convezione mista con forti effetti delle forze di galleggiamento, questo metodo di indagine non puo' fornire risultati soddisfacenti se non e' affiancato da un'attività di ricerca piu' approfondita. Infatti, le correlazioni di progetto gia' disponibili sono poco abbondanti; inoltre, il problema fisico-matematico da studiare e' molto complesso, poiche' richiede la soluzione simultanea delle equazioni di bilancio locale della massa, della quantita' di moto e dell'energia. Nascono cosi' due problematiche fondamentali.
Un primo problema e' costituito dalla necessità di controllare l'affidabilita' e >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
La ricerca scientifica sul tema della convezione mista riceve una notevole attenzione per la sua importanza in numerose applicazioni tecnologiche. Il controllo dei fumi nei sistemi di sicurezza di edifici e gallerie, il controllo termico dei sistemi elettronici, i sistemi di sicurezza negli impianti nucleari, le celle a combustibile, i sistemi solari con collettori attivi o passivi e i sistemi fotovoltaici classici o ibridi rappresentano alcuni esempi di applicazione dello scambio termico in convezione mista. Inoltre, la convezione mista e' estremamente importante nei trattamenti termici, nella saldatura, nella laminazione a caldo, nella trafilatura di fili e fibre, nell'estrusione di metalli e di materie plastiche, nella colatura continua, nella fabbricazione dei materiali compositi e nella Chemical Vapour Deposition (CVD), utilizzata per il rivestimento di superfici [1-2].
Attualmente, le prestazioni termiche e fluidodinamiche, in regime di convezione mista, di sistemi per il controllo termico sia in ambito industriale che in ambito civile sono determinate mediante correlazioni codificate in letteratura [3-7]. Tuttavia, tali correlazioni, di origine teorica o sperimentale, sono fondate su modelli fisico-matematici non sempre completamente soddisfacenti. Ad esempio, per quanto riguarda i sistemi a flusso interno, le modellistiche usualmente utilizzate, basate sull'approssimazione di Boussinesq con una scelta arbitraria della temperatura di riferimento del fluido, non >>>