La convezione mista in un sistema canale-cavità aperta

Candidato: Ing. Gianni Arbia
Relatore: Prof. Ing. Vincenzo Naso (Trasmissione del Calore)
Correlatore: Ing. Sergio Nardini
Dipartimento: DETEC
Anno: 2001-2002

Ho impiegato circa 10 mesi dalla data di assegnazione della tesi al giorno della laurea; i professori e i loro assistenti sono stati sempre molto disponibili sia dal punto di vista umano che professionale. Hanno apprezzato il lavoro che è stato fatto e il modo in cui è stato portato avanti e, alla fine, questo si è tradotto in una buona presentazione e in una buona valutazione in seduta di laurea.

La tesi tratta l’analisi della convezione mista in un sistema canale-cavità aperta, nell’ambito della Trasmissione del Calore.

Lo studio parte dai principi della convezione, cioè la spiegazione del fenomeno fisico e la formulazione delle equazioni matematiche che permettono di studiarla.

Sono stati ricercati i lavori che hanno per argomento l’analisi numerica e sperimentale della convezione mista. La letteratura non presenta ancora un numero di studi sufficiente a ritenere il problema risolto. L’analisi numerica sul sistema in esame è stata condotta utilizzando il codice FLUENT. Nella tesi viene descritto come è stato realizzato l’apparato sperimentale.

La strumentazione di misura serve per valutare la temperatura e la portata. Le misure di temperatura sono realizzate a mezzo di termocoppie mentre per la valutazione della portata ci si è affidati a un anemometro a filo caldo a temperatura costante. Con la pianificazione delle verifiche sperimentali si è descritta la modalità di conduzione degli esperimenti e l’obiettivo della sperimentazione.

I risultati della simulazione numerica sono relativi ad oltre cinquanta casi, dai quali si è potuta estrapolare una notevole quantità di informazioni che ha portato al raggiungimento di correlazioni che ci permettessero di risolvere i problemi di scambio.

Sperimentalmente si è fatta la stessa cosa; è stato interessante osservare le differenze tra le correlazioni ricavate dagli esperimenti e quelle ottenute dai dati numerici.

Considerazioni qualitative e quantitative molto interessanti sono state raggiunte alla ricerca della massimizzazione e minimizzazione dello scambio termico.

In particolare, in una importante applicazione come quella del raffreddamento dei componenti elettronici dei computer, siamo giunti all’individuazione della posizione della piastra che massimizza la dissipazione. Ciò permette alle temperature di mantenersi basse, evitando possibili danneggiamenti dell’hardware.

Grosse aspettative sono riposte nell’attesa di osservare se i risultati sperimentali conforteranno le conclusioni cui si è giunti numericamente.

Questo studio rappresenta il punto di partenza di una attenta analisi, che ci si propone di portare avanti con altre tesi, per arrivare a una conoscenza approfondita del problema.

In conclusione il lavoro svolto presenta molti spunti interessanti. Incoraggiati dai risultati ottenuti si sono programmate nuove simulazioni al computer e si è realizzato l’apparato sperimentale; ciò permetterà di raggiungere la desiderata conoscenza dello scambio termico in un sistema canale-cavità aperta.