Laboratorio di Fluidodinamica

Descrizione:

Il laboratorio di misure fluidodinamiche è stato il primo laboratorio di misure nato nel Dipartimento di Meccanica di Ancona.
Esso si è sviluppato nel tempo acquisendo tecniche sempre innovative e tecnologicamente avanzate. Particolare attenzione è stata data alle tecniche senza contatto, caratteristica questa che estremamente utile in particolare nelle misure fluidodinamiche, in cui la presenza di sensori fisici potrebbe alterare fortemente il campo da misurare o rendere addirittura impossibile la misura (si pensi alla misura del flusso tra le pale di una ventola in rotazione).
Le numerose prove in campo hanno portato il personale del laboratorio ad avere una consolidata esperienza non solo sulla ricerca di base ma anche nel trasferimento tecnologico alle aziende.
Oltre che alla tardizionale dotazione di strumentazione per misure fluidodinamiche (anemometri a filo caldo, tubi di Pitot, ecc.) il laboratorio è dotato di:
 
  

Anemometria Laser Doppler - Principio di funzionamento ed esempi applicativi.

 
Questa tecnica permette di misurare la velocità del fluido in un punto e nella sua evoluzione temporale.
Nel laboratorio di Ancona è disponibile un sistema 2D che consente la misura sincrona di 2 componenti di velocità.
Il sistema si basa sull’effetto Doppler che si manifesta quando una radiazione coerente, come il laser, incontra un corpo solido in moto. Nel caso specifico il flusso in esame viene arricchito di particelle inseminanti che vengono trascinate dal fluido e che interagiscono con la luce coerente a formare l’effetto Doppler.
 
laser doppler anemometry - schema di funzionamento
 
Schema di funzionamento di un anemometro laser Doppler
      Di seguito sono riportati alcuni esempi di misura (set-up sperimentali e risultati): 
esempio di misura con LDA su ventola in rotazione Secondo esempio di misura su ventola in rotazionemappa velocità su ventola in trotazione
 
Misure con anemometro laser Doppler (LDA) su una ventola in rotazione.
 

 Risultati LDA all'interno di un autovettura

 
Misure con anemometro laser Doppler (LDA) all'interno di un abitacolo di un autovettora.
 
 
 Risultati misura LDA su vetrina frigo
 
Misure LDA su una vetrina frigorifera
 
 
 

Particle Image Velocimetry - Principio di funzionamento ed esempi applicativi

 
Questa tecnica permette di misurare la velocità del fluido in un istante e su un intero piano al fine di valutare il campo fluidodinamico presente.
Nel laboratorio di Ancona è disponibile un sistema 3D che consente la misura sincrona di 3 componenti di velocità in tutti i punti di un piano.
Il sistema si basa sull’inseminazione del fluido analizzato con una miriade di particelle di piccole dimensioni, tanto da essere trascinate dal fluido.
Il sistema si compone di una sorgente laser in grado ci generare un piano di luce pulsante e da una coppia di telecamere che osservano la posizione delle particelle in visione stereoscopica a due impulsi di luce successivi.
 Particle Image Velocimetry principio di funzionamento
  
 Di seguito sono riportati alcuni esempi di misura (set-up sperimentali e risultati): 
 

 Esempio di valvola cardiaca monoleaflet

 
Valvola cardiaca moneleaflet: Oggetto della misura.
 
Misura PIV su valvola cardiaca (animazione): vettoriMisura PIV su valvola cardiaca (animazione): turbolenzaMisura PIV su valvola cardiaca (animazione): mappa intensità
Ciclo di apertura/chiusura della valvola - risultati di misura:
Mappa dei vettori (sinistra), mappa della turbolenza (centro), mappa delle intensità (destra).
   
Confronto tar misura PIV e simulazione CFD Confronto misura PIV e simulazione CFD - CFD
Esempio di misura su corpo illuminante:
Confronto tra misura PIV (sinistra) e risultato di simulazione numerica CFD (destra).
  
 
Responsabili:
 

Prof. Nicola Paone Tel. +39 071 220 4490 n.paone@univpm.it

Ing. Paolo Castellini Tel. +39 071 220 4441 p.castellini@univpm.it