Vai al contenuto| Home page|

   Ti trovi in: HOME »Programmi, progetti e risultati »I progetti »PRIN - Programmi di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale»Programma di ricerca
INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • ELECTRICITY
    • BASIC ELECTRONIC CIRCUITRY
      • AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES (of dynamo-electric generators H02P)
  • MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING ENGINES OR PUMPS
    • HEAT EXCHANGE IN GENERAL
      • HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT (fluid heaters having heat generating means and heat transferring means F24H; furnaces F27; details of heat-exchange apparatus of general
  • PHYSICS
    • MEASURING (counting G06M); TESTING
      • MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME (milk flow sensing devices in milking machines or devices A01J5/01; measuring or recording blood flow A61B5/02, A61B8/06; metering media to the human body A61M5/168; burettes or pipettes B01L3/02; arrangements of liquid volume meters or volume-flow meters in liquid-delivering apparatus, e.g. for retail sale purposes, B67D5/16; pumps, fluid motors, details common to measuring or metering devices and pumps or fluid motors F01 to F04; [N: sampling G01N1/00]; locating, determining distance or velocity using reflection or reradiation of radio waves, analogous arrangements using other waves G01S; systems for ratio control G05D11/00; [N: coin-freed apparatus for metering flow of liquid or gas G07F15/00]) [C9607]
Classificazione geografica
Bibliografia
1. J.S. Turner, Buoyancy Effects in Fluids, Cambridge University Press, Cambridge, 1973.
2. S.W. Churchill, Free Convection around Immersed Bodies, Ch. 2.5.7, and Free Convection in Layers and Enclosures, Ch. 2.5.8, in “Handbook of Heat Exchanger Design”, G.F. Hewitt, Ed., Begell House Inc., NY, 1992.
3. G. De Vahl Davis, Natural Convection of Air in a Square Cavity: a Benchmark Numerical Study”, Int. J. Num. Meth. Fluids, 3, pp. 249-264, 1983.
4. E. Nobile, Simulation of Time-dependent Flow in Cavities with the Additive Correction Multigrid Method, Part I: Mathematical Formulation, and, Part II: Applications, Num. Heat Transfer, Part B-Fundamentals, 30, pp. 341-370, 1996.
5. F. Ampofo, T.G. Karayiannis, Experimental Benchmark Data for Turbulent Natural Convection in a Filled Square Cavity, Int. J. Heat Mass Transfer, 46, pp. 3551-3572, 2003.
6. P. Le Quéré, Onset of Unsteadiness, Routes to Chaos and Simulations of Chaotic Flows in Cavities Heated from the Side: a Review of Present Status, Procs. 10th Int. Heat Transfer Conf., G.F. Hewitt, Ed., Vol.1, pp. 281-296, 1994.
7. G. Desrayaud, A. Fichera, M. Marcoux, A. Pagano, An Analytical Model for Natural Convection in a Rectangular Cavity with Heated Vertical Walls, 13th Int. Conf. on Thermal Engineering and Thermogrammetry (THERMO-03), Budapest, Hungary, 18-20 June, 2003.
8. G. Labonia, G. Guj, Natural Convection in Horizontal Concentric Cylindrical Annulus: Oscillatory Flow and Transitions to Chaos, J. Fluid Mech., 375, pp. 179-202, 1998.
9. G. Desrayaud, G. Lauriat, P. Cadiou, Thermoconvective Instabilities in a Narrow Horizontal Air-filled Annulus, Int. J. Heat Fluid Flow, 21, pp. 65-73, 2000.
10. M.P. Dyko, K. Vafai, On the Presence of Odd Transverse Convective Rolls in Narrow-gap Horizontal Annuli, Phys. Fluids, 14, pp. 1291-1294, 2002.
11. G. Desrayaud, G. Lauriat, Unsteady Confined Buoyant Plumes, J. Fluid Mech., 252, pp. 617-646, 1993.
12. M.A. Corticelli, G.S. Barozzi, Numerical Study of Time-dependent Buoyancy-induced Cavity Flows, in “Procs. 3rd European Thermal Science Conference”, E.W.P. Hahne, W. Heidemann, K. Spindler, Eds, Vol. I, pp. 387-392, Heidelberg, 2000.
13. M.A. Atmane, V.S.S. Chan, D. Murray, Natural Convection around a Horizontal Heated Cylinder: the Effects of Vertical Confinement, Int. J. Heat Mass Transfer, 46, pp. 3661-3672, 2003.
14. G.S. Barozzi, M.A. Corticelli, Natural Convection in Cavities Containing Internal Sources, Heat Mass Transfer, 36, pp. 473-480, 2000.
15. G.S. Barozzi, M.A. Corticelli, E. Nobile, Numerical Simulation of Time-dependent Buoyant Flows in an Enclosed Vertical Channel, Heat Mass Transfer, 35, pp.89-99, 1999.
16. G. Cesini, M. Paroncini, G. Cortella, M. Manzan, Natural Convection from an Horizontal Cylinder in a Rectangular Cavity, Int. J. Heat Mass Transfer, 42, pp.1801-1811, 1999.
17. G. Cortella, M. Manzan, M. Paroncini, R. Ricci, Numerical and Experimental Analysis of Heat Transfer from Two Horizontal Cylinders in a Cavity, in Advances in Fluid Mechanics II, M. Rahman, G. Comini, C.A. Brebbia, Eds., Comp. Mech. Pub., Southampton, UK, pp. 25-34, 1998.
18. J.R. Parsons, J.C. Mulligan, Transient Free Convection from a Suddenly Heated Horizontal Wire, ASME J. Heat Transfer, 1007, pp.423-428, 1978.
19. M. Marcoux, M. Hammoudi, G. Desrayaud, Etude de la convection thermosolutale dans une cavité annulaire verticale, Congrés SFT, pp. 237-242, 2002.
20. T. Nishihara, Oscillatory Instability of a Single-phase Natural Circulation Loop, Proc. 8th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermo Hydraulics, Kyoto, Japan, pp. 839-847, 1997.
21. M. Misale, D. Cavallero, F. Devia, Influence of Loop Inclination on Thermo-hydraulic Behavior of a Single-phase Natural Circulation Loop, EQUIFASE Conference, paper no. EQ-11, 12-16 October, Foz de Iguazú(Brazil), 2002.
22. M. Misale, F. Devia, Experiments in Single-phase Natural Circulation Loops: Effects of Interaction between the Wall tube and Fluid Properties, Proc. 6th International Symposium on Heat Transfer, Beijing, China, pp. 697-704, 2004.
23. M. Misale, M. Frogheri, Stabilization of a Single-phase Natural Circulation Loop by Pressure Drops, Exp. Thermal Fluid Sc., 25, pp. 277-282, 2001.
24. A. Fichera, A. Pagano, Modelling and Control of Rectangular Natural Circulation Loops, Int. J. Heat Mass Transfer, 46, pp. 2425-2444, 2003.
25. L. Cammarata, A. Fichera, A. Pagano, Designing an Optimal Controller for Rectangular Natural Circulation Loops, Proc. Instn. Mech. Engrs., Part E: J. Process Mech. Eng., 217, pp. 171-180, 2003.
26. O. Manca, S. Nardini, Thermal Design of Uniformly Heated Inclined Channels in Natural Convection with and without Radiative Effects, Heat Transfer Eng., 22 (2), pp. 13-28, 2001.
27. A. Campo, O. Manca, B. Morrone, Natural Convection in Vertical, Parallel-plate Channels with Appended Unheated Entrances, Int. J. Num. Meth. Heat Fl. Flow, 15, pp. 183-204, 2005.
28. S.H. Bhavnani, A.E. Bergles, Effect of Surface Geometry and Orientation on Laminar Natural Convection Heat Transfer from a Vertical Flat Plate with Transverse Roughness Elements, Int. J. Heat Mass Transfer, 33, pp.965-981, 1990.
29. G. Tanda, Natural Convection Heat Transfer in Vertical Channels with and without Transverse Square Ribs, Int. J. Heat Mass Transfer, 40, pp.2173-2185, 1997.
30. S.U. Onbasioglu, H. Onbasioglu, On Enhancement of Heat Transfer with Ribs, App. Thermal Eng., 24, pp.43-57, 2004.
31. P.K. Rastogi PK, Holographic Interferometry, Springer-Verlag, Berlin, 1994.
32. G.S. Settles, Schlieren and Shadowgraph Techniques, Springer, Heidelberg, 2001.
33. D. Ambrosini, D. Paoletti, G. Schirripa Spagnolo, Sandwich Holography for Simultaneous Temperature Visualization and Heat Transfer Coefficient Measurement, Opt. Eng., 40, pp.1274-1280, 2001.
34. G. Tanda, Application of the Schlieren Technique in Heat Transfer Measurement, online at Omhat, the site of Optical Methods in Heat and Mass Transfer, http://dau.ing.univaq.it/ omhat/Papers/sch.pdf
35. Y. Takeda, Velocity Measurement by Ultrasonic Doppler Method, Exp. Thermal Fluid Sc., 10, pp. 444-453, 1995.
36. S. Biringen, A. Hauser, Calculation of Two-dimensional Shear-driven Cavity Flows at High Reynolds Numbers, Int. J. Num. Meth. in Fluids, 14, pp. 1087-1109, 1992.
37. P.M. Gresho, On the Theory of Semi-implicit Projection Methods for Viscous Incompressible Flow and its Implementation via a Finite Element Method that also Introduces a Nearly Consistent Mass Matrix. Part 1: Theory, Int. J. Num. Meth. in Fluids, 11, pp. 587-620, 1990.
38. G.S. Barozzi, C. Bussi, M.A.Corticelli, A Fast Cartesian Scheme for Unsteady Heat Diffusion on Irregular Domains, Num. Heat Transfer: Part B: Fundamentals, 46, pp. 59-77, 2004.
39. M. Piller, E. Nobile, T.J. Hanratty, DNS Study of Turbulent Transport at Low Prandtl Numbers in a Channel Flow, J. Fluid Mechanics, 458, pp. 419-441, 2002.
40. E. Stalio, E. Nobile, Direct Numerical Simulation of Heat Transfer over Riblets, Int. J. Heat Fluid Flow, 24, pp. 356-371, 2003.
41. G.N. Vanderplaats, Numerical Optimization Techniques for Engineering Design with Applications, McGraw-Hill, New York, 1984.
42. D.E. Goldberg, Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning, Addison-Wesley, New York, 1989.
43. L. Fogar, F. Pinto, E. Nobile, E. Zandegiacomo, Direct Design of Shape in Conduction Problems, Atti 21° Congresso Nazionale sul Trasporto del Calore, U.I.T., Udine, pp. 383-390, 2003.
44. E. Nobile, F. Pinto, G. Rizzetto, Multiobjective Shape Optimization of Convective Wavy Channels, to be presented at the 2005 ASME Heat Transfer Summer Conference, San Francisco, California, USA, July 17-22, 2005.
45. M.A. Atherton, R.A. Bates, Robust Optimization of Cardiovascular Stents. A Comparison of Methods, Eng. Optimization, 36, pp. 207-217, 2004.
Parole Chiave
CONTROLLO TERMICO; CONVEZIONE NATURALE; OTTIMIZZAZIONE TERMICA; SISTEMI CONFINATI; CIRCUITI; PROMOTORI DI TURBOLENZA; METODI OTTICI; TERMOFLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE; ALGORITMI GENETICI

Studio e ottimizzazione di sistemi termici a controllo termogravitazionale

Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia
Abstract
Il progetto è centrato sullo studio dei fenomeni di convezione naturale in sistemi fluidi monofase a confinamento totale o parziale, con lo scopo di produrre indicazioni metodologiche e progettuali significative per il progetto di una gamma vastissima di sistemi di controllo termico.
Il programma affronta sia tematiche a carattere fondamentale relative al controllo dei fenomeni di convezione naturale pura, sia lo sviluppo di metodologie di indagine sperimentale e di analisi teorica della termofluidodinamica di tali sistemi, proponendo, infine, il primo esempio di sperimentazione di procedure automatiche di ottimizzazione nell'ambito della progettazione di dispositivi a convezione naturale.
Le ricerche si incentrano sullo studio di sistemi appartenenti alle tre seguenti tipologie: cavità confinate contenenti sorgenti termiche, circuiti a circolazione naturale e canali verticali a tiraggio naturale.
Con riguardo ai sistemi confinati, si esaminano, in particolare, i regimi di convezione naturale supercritici, con riguardo gli effetti della geometria dei contorni sulla stabilità dei moti convettivi confinati, ed il comportamento di tali sistemi nei regimi di transitorio di avviamento termico. Attenzione è pure riservata allo studio degli effetti di diffusione termogravitazionale di miscele binarie in cavità riscaldate, ed ai conseguenti effetti di separazione dei componenti.
L'interesse degli studi relativi ai sistemi a circolazione convettiva >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Giovanni Sebastiano BAROZZI Università degli Studi di MODENA e REGGIO EMILIA
Obiettivo del Programma di Ricerca
In termini generali il progetto è volto a mettere a punto metodiche sperimentali e predittive adeguate per lo studio, il dimensionamento e l'ottimizzazione di un'ampia classe di sistemi il cui funzionamento termofluidodinamico è completamente affidato all'insorgenza di moti di convezione naturale. Indicazioni e metodiche progettuali significative potranno così essere fornite per numerosissime applicazioni tecnologiche.
Il progetto di ricerca si incentra sullo studio di fenomeni di circolazione e di convezione naturale in ambienti parzialmente o totalmente confinati. Il programma raccoglie differenti esperienze maturate dalle U.R. nell'ambito di precedenti Progetti PRIN dedicati allo sviluppo di metodi sperimentali e numerici per lo studio della convezione naturale e mista. Le competenze acquisite vengono qui rivolte a nuovi obiettivi metodologici e tecnologici.
La ricerca deliberatamente si limita alla considerazione dei seguenti sistemi a convezione naturale monofase: i. cavità confinate con sorgenti termiche immerse nel fluido termovettore o perimetrali; ii. canali verticali a tiraggio naturale; iii. circuiti a circolazione naturale.

Con riferimento a tali tipologie, il programma si propone:
1)l'approfondimento di tematiche a carattere fondamentale relative al controllo dei fenomeni di convezione naturale pura, non sufficientemente esplorate in letteratura. In particolare:
a)per i sistemi fluidi confinati risulta ancora largamente >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
I moti di convezione naturale, o libera, si producono in un fluido a causa di forze di galleggiamento generate dall'azione del campo gravitazionale in presenza di gradienti di densità. Nei fluidi omogenei questi corrispondono a differenze di temperatura indotte dall'interazione con sorgenti termiche; di qui la denominazione di moti termogravitazionali. Nel caso di miscele le forze di galleggiamento possono invece essere dovute alla presenza di gradienti di concentrazione.
I fenomeni termogravitazionali sono sfruttati in una molteplicità di applicazioni tecnologiche. Gli esempi spaziano dal controllo termico di apparati elettronici, ai sistemi di ventilazione naturale, alla distribuzione del calore in grandi involucri, ai dispositivi di accumulo termico, sino alle tecnologie di deposizione a film.
I sistemi termici a convezione libera sono attraenti in termini di affidabilità e sicurezza, in quanto non necessitano di sorgenti artificiali di moto ma sono attivati automaticamente dal sistema; sono inoltre silenziosi ed economici. Essi trovano tuttavia limiti applicativi nei bassi coefficienti di scambio termico e nelle difficoltà di controllo dei processi di trasporto. Infatti, essendo fisicamente correlata al processo di scambio, l'intensità dei moti convettivi è molto difficile da modificare, sia quando occorra promuoverla per incrementare lo smaltimento, sia quando si desideri ridurla per limitare le dispersioni.
L'efficienza dei processi di convezione >>>