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PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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10. Barba, A., Morini, G.L., Musi, B., Spiga, M., Slip Flow con Condizioni al Contorno del Secondo Ordine, Proc. XXII UIT National Conference, 1, 309-316, Genova, 2004.
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14. Marengo M., Zhdanov S., Chignoli L., Cossali G.E., Micro Heat Sinks for Space Applications, 2nd Int. Conf. Microchannels and Minichannels, Rochester NY, 2004
15. Chignoli L., Cossali G.E., Marengo M., Zhdanov S., Global characterization of innovative polymeric micro-heat sink, Proc. XXII UIT National Conference, Genova, 2004
16. Cossali G.E., Di Pietro D., Marengo M., Comparison of four analytical and numerical models for a microchannel heat sink, Int. J. Heat and Technology, 21, 2003
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21. Cavallini, A., Del Col D., Doretti L., Matkovic M., Rossetto L., Zilio C., Condensation heat transfer and pressure drop inside multiport minichannels, 2nd Int. Conference on Microchannels and Minichannels, 625-632, Rochester NY,2004
22. Cavallini, A., Del Col D., Doretti L., Matkovic M., Rossetto L., Zilio C., Measurement of pressure gradient during two-phase flow inside multi-port minichannels. 3rd Int. Symp. on Two-Phase Flow Modelling and Experimentation, 22-24 Sept. Pisa,2004
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48. Maynes, D., Webb, B.W., Fully-Developed Thermal Transport in Combined Pressure and Electro-Osmotically Driven Flow in Microchannels, J. Heat Transfer, 125, 889-895, 2003
Parole Chiave
MICROCANALI; TRASMISSIONE DEL CALORE; FENOMENI ELETTRO-OSMOTICI; FLUSSI MONOFASE; FLUSSI BIFASE; EBOLLIZIONE; CONDENSAZIONE; PERDITE DI CARICO; LAB-ON-A-CHIP

Applicazioni tecnologiche della microfluidica

Università degli Studi di Parma
Abstract
La ricerca ha come obiettivo lo studio dei fenomeni di trasporto in deflussi monofase e bifase in microcondotti aventi una dimensione caratteristica (diametro idraulico) inferiore a 4 mm al fine di mettere a punto correlazioni per il dimensionamento di microcomponenti a fluido. L'indagine sarà sia di tipo sperimentale che teorico ed ha l'intento di esplorare come i fenomeni di trasporto vengano modificati dagli effetti dovuti alla riduzione della scala geometrica caratteristica (effetti di scala) e dagli effetti che determinano una riformulazione delle equazioni della termofluidodinamica per mezzi continui e/o delle loro condizioni al contorno (micro-effetti). L'indagine è mirata ad evidenziare il ruolo svolto dai singoli effetti di scala e micro-effetti sul valore delle perdite di carico e del coefficiente di scambio termico convettivo per mettere a punto nuove correlazioni in grado, ove necessario, di sostituire quelle utilizzate per condotti di dimensioni ordinarie. Il progetto prevede lo studio di efflussi monofase (gas e liquidi) e bifase (sia in condensazione che in ebollizione). I fluidi di lavoro che verranno impiegati sono stati scelti pensando alle possibili applicazioni tecnologiche dei microdispositivi nell'ambito del controllo termico di componenti elettronici (fluidi frigoriferi HCF, FC72, R404a, CO2, aria, N2) o per la realizzazione di "lab-on-a-chip" (H2O). In Tabella 1 viene mostrata la ripartizione del lavoro tra le diverse Unità di Ricerca. L'attivit >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Marco SPIGA Università degli Studi di PARMA
Obiettivo del Programma di Ricerca
I numerosi lavori apparsi in letteratura in questo ultimo decennio sullo studio dei fenomeni di trasporto in microcondotti hanno messo in evidenza come le classiche correlazioni utilizzate per la stima delle perdite di carico e dei coefficienti di scambio termico convettivo nei condotti di dimensioni ordinarie possono fornire previsioni non in linea con i risultati sperimentali. Il motivo di questa discrepanza tra risultati sperimentali e previsioni teoriche può essere spiegato osservando che l'effetto della miniaturizzazione spinta dei componenti introduce "effetti di scala" e veri e propri "micro-effetti" che necessitano una riformulazione dei modelli classici per lo studio della meccanica dei fluidi isotermi e non isotermi (equazioni di Navier-Stokes e dell'energia e condizioni al contorno di aderenza e di continuità della temperatura alla parete). Al momento non risultano ben chiari i limiti di azione degli effetti di scala e dei micro-effetti, ovvero non è univocamente chiarito in quali condizioni i diversi effetti iniziano a svolgere un ruolo non trascurabile sui fenomeni di trasporto alla microscala.
Per questo motivo, lo scopo principale di questo Progetto di Ricerca è quello di investigare teoricamente e sperimentalmente i principali effetti di scala e micro-effetti al fine di mettere a punto correlazioni utili per la progettazione termofluidodinamica di microcomponenti a fluido.
I principali effetti di scala che saranno studiati nel Programma di >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
L'analisi della fluidodinamica e dello scambio termico all'interno di condotti miniaturizzati è un argomento di notevole interesse scientifico e tecnologico; ciò è testimoniato dai numerosi lavori apparsi su questo tema sulle più prestigiose riviste internazionali del settore, dai numerosi Congressi internazionali dedicati all'argomento (dall' Int. Conference on Heat Transfer and Transport Phenomena in Microscale tenuta a Banff del 2000 fino alla prossima terza edizione dell'Int. Conference on Microchannels and Minichannels dell'ASME che si terrà a Toronto a giugno del 2005) e dalla nascita di riviste specifiche (da Microscale Thermophysical Engineering a Microfluidics & Nanofluidics).
La maggior parte della ricerca in questo settore è di tipo applicativo ed orientata alla costruzione di componenti miniaturizzati aventi compiti specifici. Negli ultimi anni, grazie agli enormi progressi effettuati nello sviluppo di tecniche di microlavorazione delle superfici, si sono moltiplicate le applicazioni tecnologiche dei microcomponenti che utilizzano o veicolano dei fluidi (Micro Flow Devices, MFD). I microcomponenti a fluido oggi permettono di realizzare un vasto range di funzioni; si va dai microcomponenti a fluido concepiti per effettuare operazioni elementari, quali il trasporto o il dosaggio di un fluido, per arrivare a MFD che realizzano veri e propri laboratori chimici miniaturizzati (lab-on-a-chip) permettendo il mescolamento, l'analisi e la sintesi di fluidi e >>>