Descrizione del modulo "Turbolenza Fluidodinamica (MD.P02.002.003)"

Type
Label
  • Descrizione del modulo "Turbolenza Fluidodinamica (MD.P02.002.003)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Le attività del modulo possono contribuire alla stima degli impatti di emissioni estreme (politiche per le condizioni di allerta), legate alla tutela e sicurezza dell' ambiente nel quale viviamo. Il miglioramento della comprensione degli scambi turbolenti – punto di forza del modulo- e' cruciale per fenomeni chimici, energetici e ambientali. Alcune ricerche conditte, vengono utilizzate a livello operativo in progetti riguardanti la salvaguardia di specie marine nel Mediterraneo. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Le tematiche di ricerca riguardano lo studio dei fenomeni fluidodinamici, con particolare attenzione ai fenomeni turbolenti.L'interesse principale e' quello di individuare proprieta' dinamiche e statistiche a carattere \"universale\", con applicabilita' assai generale in diversi contesti della fisica non lineare e della geofisica. I temi principali di ricerca riguardano vari aspetti della modellistica numerica e della descrizione statistica di fenomeni a pochi e molti gradi di liberta'. Essi sono: il trasporto di traccianti puntiformi, di particelle con massa e dimensione finita, di campi passivi ed attivi da parte di fluidi viscosi; la modellizzazione della microfisica di particelle liquide in fluidi turbolenti; lo studio del nuoto passivo in flussi random; lo studio di fenomeni regolati da effetto Marangoni in vescicole con membrana disomogenea; lo studio degli eventi estremi, e modelli multifrattali per l'intermittenza in campi turbolenti; lo studio della frammentazione/coalescenza in flussi turbolenti; lo studio di fenomeni tipo microburst e wind shear tramite Large-eddy simulations; la dispersione di particelle da sorgenti localizzate. (literal)
Competenze
  • Lo studio dei sistemi non-lineari a pochi o molti gradi di liberta' richiede l'integrazione di varie competenze teoriche, statistiche e modellistiche. Esperienza pluriennale: - nella modellizzazione teorica e numerica di flussi turbolenti e piu' in generale dei sistemidisordinati; - nell'analisi dati con tecniche derivate dalla meccanica statistica per sistemi fuori dell'equilibrio e dalla teoria dei sistemi dinamici; - nell'uso di approcci computazionali con simulazioni numeriche dirette e di tipo Large-eddy; - nell'uso di super-computer ed il calcolo parallelo massivo. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • I metodi teorici e numerici sviluppati all' interno del modulo possono essere utilizzati: (1) nella valutazione dell' impatto ambientale locale di emissioni industriali o emissioni accidentali; (2) negli studi di turbolenza a piccola scala per la scelta del sito per centrali per la produzione di energia eolica; (3) nei progetti di oceanografia e dinamica di organismi acquatici. (literal)
Tecnologie
  • Le simulazioni numeriche dirette e le large-eddy simulations vengono correntemente usate. In particolare le LES sono impiegate per studiare i fenomeni dello Strato Limite Atmosferico (SLA) con una risoluzione verticale di circa 10 metri. La risoluzione può diventare superiore ai 10 m nel caso di SLA stabili, o di altri fenomeni che richiedono la risoluzione delle interazioni alle piu' piccole scale. Le DNS vengono impiegate in tutti gli studi di base, o nelle applicazioni tecnologiche per le quali le chiusure turbolente disponibili non sono soddisfacenti. I modelli numerici sono potenzialmente versatili per applicazioni diverse da quelle strettamente geofisiche o di fluidodinamica classica. Recentemente, nel modulo sono condotti esperimenti numerici a partire da uscite di modelli di circolazione oceanica. (literal)
Obiettivi
  • Gli obiettivi principali dell'attivita' di ricerca svolta in questo modulo sono il miglioramento della conoscenza fondamentale di fenomeni non lineari, legati alla geofisica, alla fluidodinamica, alla descrizione di fluidi multifase e reattivi. Tra gli obiettivi applicativi, vi e' lo sviluppo di modelli numerici e metodi statistici per l'energia eolica, il controllo delle emissioni accidentali e degli eventi estremi di tipo meteorologico, ma non solo. Gli obiettivi riguardano il miglioramento della descrizione dei fenomeni fluidodinamici sopra descritti, aventi carattere caotico e turbolento, dal punto di vista delle proprieta' di base. In particolare si intende approfondire le conoscenze riguardo il trasporto lagrangiano, l'interazione fra campi turbolenti e quantita' trasportate (particelle infinitesime e non, campi attivi e passivi). Ci proponiamo di sviluppare metodologie di analisi dati e simulazione numerica ottimali per la comprensione di tali problemi. Le applicazioni possibili riguardano la geofisica (fisica dell'atmosfera ed oceanografia), i flussi confinati (canale) , la fisica non lineare piu' in generale. (literal)
Stato dell'arte
  • La comprensione dei fenomeni caotici e turbolenti in fluidodinamica ha ricevuto grande impulso negli ultimi 50-60 anni, grazie a due fattori principali: la formulazione di una teoria statistica applicabile a tutti i flussi turbolenti indipendentemente cioe' dalla geometria del flusso e dal modo in cui esso viene generato; il grande avanzamento nelle tecniche sperimentali, che hanno reso accessibili la misura precisa di numerose quantita'. Grazie alla grande quantita' di dati sperimentali ora disponibili, e' stato possible testare la validita' ed i limiti della teoria e dei modelli. In particolare molti fenomeni, si sono rivelati piu' complessi di quanto non si credesse: termini quali intermittenza e caos deterministico indicano la necessita' di approfondire le nostre conoscenze riguardo la descrizione dei fluidi caotici e complessi. La ricerca in turbolenza, e piu' in generale nei sistemi fuori dall'equilibrio, si fa oggi con vari approcci teorici e soprattutto numerici (simulazioni numeriche dirette o DNS, simulazioni di tipo Large-eddy o LES, modelli deterministici e stocastici, modelli Monte-Carlo). Tali approcci sono quelli adottati nel presente modulo. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le tecniche di indagine utilizzate in questo modulo sono principalmente teoriche, di analisi statistica e sviluppo analitico, coadiuvate dal confronto con i risultati di esperimenti numerici sviluppati nel modulo stesso o con risultati di esperimenti di laboratorio o in-situ, sviluppati nell'ambito di collaborazioni. In particolare, i modelli numerici per la simulazione dei fenomeni non lineari impiegano tecniche numeriche avanzate di calcolo parallelo, sviluppate all'interno del modulo. (literal)
Descrizione di

Incoming links:


Descrizione
data.CNR.it