Simulazione numerica diretta del flusso turbolento in un canale piano con riblet = Direct numerical simulation of turbulent flow in a plane channel with riblets

Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di andare ad analizzare una tecnica passiva di riduzione della resistenza d'attrito di un flusso in un canale turbolento, mediante una simulazione numerica diretta. La tecnica che è stata analizzata è quella dell'utilizzo delle riblets, inserite in un canale piano. La tecnica di utilizzo delle riblets consiste nel realizzare delle scanalature, molto piccole rispetto alla dimensione caratteristica del problema sul quale vengono applicate, che servono a modificare la struttura del flusso vicino alla parete dove sono inserite, al fine di ridurre la resistenza d'attrito. In particolare, in questa tesi, mediante l'utilizzo del programma OpenFOAM, sono state effettuate diverse simulazioni fluidodinamiche, atte a valutare lo sforzo di attrito medio di un flusso turbolento che scorre in un canale piano in presenza di riblet triangolari e parallele alla direzione del flusso medio. Tali simulazioni sono state ripetute per diverse altezze delle riblets, in modo da valutare l'effetto di questo parametro di forma sulla esistenza d’attrito del flusso, confrontandosi con lo stato dell’arte dedotto dagli studi presenti in letteratura su flussi con riblets di diversa forma e dimensione. Sono stati confrontati gli sforzi medi a parete ottenuti dalle simulazioni a parità di numero di Reynolds globale, al fine d'individuare la configurazione delle riblets che li minimizzavano. In questo modo, è stato possibile trovare quali valori dei parametri di forma delle riblets, tra i casi analizzati, riduce maggiormente la resistenza d’attrito. Si è svolta inoltre anche un'analisi dei dati per individuare e caratterizzare meglio i meccanismi fisici che portano a tale effetto, modificando la struttura del flusso vicino alla parete.