Ricerca

 

L’attività di ricerca scientifica del nostro gruppo di ricerca riguarda principalmente lo studio sperimentale di flussi turbolenti e simil-turbolenti di interesse civile, industriale ed ambientale, attraverso tecniche basate sull’analisi d’immagine (non intrusive e in grado di fornire misure su tutto il campo d’indagine). In particolare, utilizziamo sia tecniche già consolidate (come la PIV, Particle Image Velocimetry, la PTV,  Particle Tracking Velocimetry e la  LIF, Light Induced Fluorescence), sia tecniche innovative ideate e realizzate appositamente (come la PTVA, Particle Tracking Velocimetry and Accelerometry e la FTV, Feature Tracking Velocimentry) o una tecnica, non intrusiva e continua nello spazio, che consente di individuare l’altezza del pelo libero di un’onda, anche frangente, per tutto il campo d’indagine. L’utilizzo di tali tecniche permette di ottenere un vasto range di informazioni, dai campi di concentrazione di traccianti passivi, a quelli euleriani e lagrangiani di velocità, fino ai campi di accelerazione divergenza dell’accelerazione, utili per ottimizzare la miscelazione nei flussi. Ci occupiamo anche di fluidodinamica cardiovascolare, di estrazione di energia dalle onde e dalle correnti del mare e di simulazioni numeriche di flussi.

In particolare, i principali argomenti di ricerca (disponibili anche come argomenti per la tesi di laurea) affrontati sono relativi a:

  • studio di scarichi in mare dotati di galleggiamento, sia in ambiente recettore stagnante che animato da moto ondoso,
  • studio sperimentale in laboratorio di getti,
  • simulazioni in laboratorio e numeriche dei flussi e della dispersione d’inquinante in ambiente urbano e industriale,
  • fluidodinamica cardiovascolare,
  • sviluppo di metodi d’indagine finalizzati allo studio dell’interazione tra moto ondoso e frangiflutti,
  • studio di flussi simil-turbolenti multiscala quasi-bidimensionali forzati elettromagneticamente,
  • sviluppo di tecniche innovative di misura dell’accelerazione,
  • controllo e modellazione dei flussi, anche ai fini della miscelazione efficace,
  • estrazione di energia dalle onde e dalle correnti del mare.

 

Studio di scarichi in mare dotati di galleggiamento

Controllo e modellazione dei flussi, anche ai fini della miscelazione efficace 

A sinistra, input di potenza in un miscelatore; a destra, il mescolamento ottenuto

Accoppiando i risultati ottenuti nei due punti precedenti, cioè la costruzione di un modello sperimentale dei flussi turbolenti 2D che permette di modellare e controllare la topologia del campo di misura, modificare a piacere l’intensità del flusso e la sua topologia e lo sviluppo di un sistema di misura in grado di fornire misure lagrangiane accurate, è stato possibile lavorare sul controllo e la modellazione dei flussi, anche allo scopo di ottenere strumenti per studiare la miscelazione efficace, cioè quella che rende possibile ottenere, se l’input energetico è dato alle giuste scale e con i parametri migliori per la forzante, le stesse diluizioni con minore dispendio energetico. Infatti, le misure rese possibili dalla PTVA hanno permesso di ottenere, per la prima volta sperimentalmente, la misura del campo della divergenza dell’accelerazione (proporzionale all’intensità del mescolamento e, quindi, utile ai fini della miscelazione efficace perché permette di capire quali siano le regioni del flusso in cui avviene il massimo mescolamento) assieme alla misura del campo di input di potenza (attraverso il prodotto scalare, in ogni punto del campo d’indagine, tra il vettore velocità e quello accelerazione), cioè gli strumenti necessari per capire come la potenza introdotta nel flusso si trasformi in mescolamento e, quindi, in diluizione.
Una possibile applicazione immediata di questi strumenti è lo studio miscelazione efficace nei flussi quasi-bidimensionali utilizzati nell’industria del vetro, della plastica, ecc. È stato inoltre possibile dimostrare un’altra caratteristica simil-turbolenta dei flussi 2D multiscala controllati elettromagneticamente, cioè una forma della funzione di distribuzione della probabilità delle componenti dell’accelerazione molto simile a quella dei flussi ad alto numero di Reynolds, il che fa sorgere il dubbio che tale funzione, a volte indicata come “firma” della turbolenza, non sia in realtà solo la “firma” di alcune caratteristiche della turbolenza stessa. La collaborazione con lo staff dell’Imperial College London è tutt’oggi in corso: in particolare, si stanno effettuando analisi sui flussi con forzante dipendente dal tempo, sui movimenti dei punti a zero accelerazione e su un quarto tipo di punto a zero accelerazione, individuato di recente da un’analisi più accurata dei dati.
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