Interazione termica tra fluido e particelle sospese in flussi turbolenti = Fluid-particle thermal interaction in turbulent flows

Il presente elaborato propone lo studio dell'interazione termica tra fluido e particelle sospese in flussi turbolenti. Le simulazioni sono state effettuate mediante la tecnica DNS, tenendo conto del feedback di temperatura delle particelle sul fluido, mentre quello di quantità di moto è trascurato. La forzante imposta è di tipo deterministico per quanto riguarda la velocità, mentre per la temperatura è stato imposto un gradiente medio. Le simulazioni, effettuate con il cluster HPC Polito, hanno utilizzato un modello euleriano-lagrangiano, in cui il flusso è risolto utilizzando le equazioni di Navier-Stokes per fluido incomprimibile, mentre la fase dispersa è rappresentata come un insieme di punti materiali il cui moto è risolto mediante l'equazione di Maxey-Riley. Si è considerato un intervallo di numeri di Stokes da 0,2 a 2 e di numeri di Stokes termici tra 0,2 e 6, in modo da poter valutare l'effetto dell'inerzia della particelle sulla dinamica del sistema. Sono state ricavate le visualizzazioni dei campi di velocità e temperatura, i grafici delle funzioni di struttura e le funzioni di densità di probabilità. Dai risultati ottenuti, si è potuto notare che le particelle tendono a posizionarsi sul bordo dei vortici a causa della turboforesi e che, quando è presente un gradiente medio di scalare imposto, le funzioni di struttura non sono autosimili e le PDF presentano code esponenziali, non seguendo più l'andamento Gaussiano.