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Modellazione e simulazione di dispersioni gas-liquido in recipienti agitati mediante tecniche di fluidodinamica numerica

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6 che richiede avanzate e costose tecniche d’indagine per la presenza di una seconda fase, fa si che le informazioni reperibili nella letteratura tecnico-scientifica siano spesso incomplete o contraddittorie. Ai metodi d’indagine sperimentali si è affiancata negli ultimi anni la fluidodinamica computazionale (CFD), uno strumento sempre più diffuso nell’ambito della ricerca e della progettazione industriale. Lo sviluppo di calcolatori sempre più potenti e a costi accessibili, ha permesso l’implementazione dei metodi numerici a sistemi sempre più complessi. L’utilizzo di unità di calcolo multiprocessore e multicore consente, infatti, l’esecuzione di processi in parallelo riducendo enormemente i tempi necessari per eseguire una simulazione. La CFD ha dato ottimi risultati per lo studio di sistemi monofase, ma resta ancora in via di sviluppo nell’applicazione ai sistemi bifase, ove i complessi fenomeni legati all’interazione tra le fasi, e ancor più i fenomeni di coalescenza e rottura delle bolle nei sistemi gas-liquido, complicano enormemente la modellazione fisica e numerica. Il presente lavoro di tesi riguarda proprio la modellazione e simulazione di contattori gas-liquido agitati meccanicamente, applicando le tecniche di fluidodinamica numerica dapprima ad un sistema “standard” con turbina a sei pale montate su disco, del quale si dispone di parecchi dati sperimentali ottenuti tramite Particle Image Velocimetry (PIV) in un precedente lavoro di tesi, e successivamente ad un sistema autoaspirante, molto più complesso e del quale si dispone solo di dati sperimentali parziali. Nel primo caso è stato possibile confrontare i dati sperimentali con quelli ottenuti utilizzando due diversi modelli per la simulazione del moto relativo tra la girante e il recipiente: il multiple frame of reference e la sliding grid. Le forze d’interazione tra fase continua e fase dispersa in un sistema in moto turbolento presentano parecchie difficoltà nella modellazione matematica, soprattutto per quanto riguarda la più importante di tali forze: la drag force (forza d’attrito). Sembra infatti che essa sia legata alla turbolenza del sistema, ma non si conosce ancora quale sia la loro relazione. In questo lavoro di tesi si è cercato di sviluppare una espressione che leghi il coefficiente d’attrito all’energia cinetica turbolenta, ottenendo risultati soddisfacenti. Alla forza d’attrito sono infatti legate la frazione volumetrica di gas globale e la sua distribuzione all’interno del recipiente. Questi due parametri sono fondamentali per la progettazione di un’apparecchiatura efficiente.
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Modellazione e simulazione di dispersioni gas-liquido in recipienti agitati mediante tecniche di fluidodinamica numerica

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Informazioni tesi

  Autore: Rosario Alotto
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2007-08
  Università: Università degli Studi di Palermo
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Chimica
  Relatore: Alberto Brucato
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 193

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Parole chiave

calcolo parallelo
cfd
drag coefficient
euleriano-euleriano
gas-liquid
k-epsilon
recipiente agitato
recipiente standard
self-inducing

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