"Effetti della suzione sulla turbolenza in flussi di canale a basso numero di Reynolds" = "Effects of suction on turbulence in channel flows at low Reynolds number"

"Il presente studio si propone di analizzare gli effetti dei flussi di aspirazione su flussi turbolenti all'interno di canali con pareti porose. L'indagine prende spunto da osservazioni di dati sperimentali relativi al fenomeno del "fouling", che si verifica quando materiali solidi si accumulano e depositano sulla superficie delle membrane porose, compromettendo la loro permeabilità e, di conseguenza, la loro efficienza. Risulta sempre più urgente sviluppare tecniche di mitigazione di questo fenomeno che siano più efficaci e meno dispendiose, sia in termini energetici che economici. L'utilizzo della turbolenza rappresenta una potenziale soluzione al problema; tuttavia, questa condizione comporta l'insorgere di nuove problematiche legate alla natura casuale e irregolare della turbolenza stessa. La presente tesi si propone di indagare nel dettaglio tali effetti avvalendosi di simulazioni numeriche dirette (DNS – Direct Numerical Simulations), che consistono in un approccio di fluidodinamica computazionale (CFD) in cui le equazioni di Navier-Stokes sono risolte numericamente senza l’impiego di alcun modello di turbolenza. Le simulazioni sono condotte a un basso numero di Reynolds e per diverse velocità di aspirazione, al fine di determinare il valore o l'intervallo di valori in cui si verifica l'attenuazione della turbolenza. Dallo studio sperimentale condotto da Bert (Roberto Bert, Hydrodynamic Techniques for Fouling Control in Membrane Systems, Politecnico di Torino, 2022) si osserva, inoltre, che l'aspirazione tende a sopprimere la turbolenza. Le simulazioni sono condotte a un basso numero di Reynolds e per diverse velocità di aspirazione, al fine di determinare il valore o l'intervallo di valori in cui si verifica l'attenuazione della turbolenza. Un ulteriore obiettivo della ricerca è lo sviluppo di visualizzazioni del campo di moto nel piano contenente il flusso principale, con l’intento di analizzare le strutture turbolente, osservare gli effetti dei flussi di aspirazione su di esse e, eventualmente, individuare le possibili cause della laminarizzazione del flusso. Un’ipotesi che potrebbe spiegare il fenomeno di spegnimento della turbolenza è correlata alla formazione di correnti secondarie in prossimità delle pareti del canale. La fase conclusiva del lavoro prevede l'esecuzione di misure sperimentali in laboratorio, mediante una serie di esperimenti di filtrazione e di misurazioni del flusso, utilizzando la tecnica diagnostica laser comunemente nota come "Laser Doppler Anemometry" (LDA). Tali attività saranno svolte in condizioni di dinamica di flusso tipicamente associate ai processi a membrana."