Studio termofluidodinamico di un disco rotante

La ricerca presentata in questo lavoro è incentrata sulla elaborazione di modelli matematici per l’interpretazione dei fenomeni termofluidodinamici connessi con il moto di un disco rotante con velocità angolare costante all’interno di un fluido. Le equazioni che governano il fenomeno termofluidodinamico sono presentate nella loro forma completa adimensionale mediante un sistema di equazioni differenziali alle derivate parziali. Introducendo le condizioni di assialsimmetria e imponendo una forma della soluzione alle variabili separabili, si deriva il sistema di equazioni differenziali ordinarie accoppiate che governa il fenomeno stazionario. Le equazioni sono risolte con un metodo di soluzione numerico mediante l’utilizzo di un codice di calcolo simbolico e i risultati numerici ottenuti in termini di velocità, pressione e temperatura sono confrontati con gli andamenti teorici e sperimentali noti in letteratura. Lo stesso sistema è risolto mediante due metodi analitici approssimati diversi validi l’uno in prossimità della superficie del disco, l’altro a grande distanza dalla superficie del disco rotante. Le due soluzioni sono combinate in modo tale da avere una descrizione analitica valida per tutto il dominio di integrazione e la soluzione risultante è confrontata con i valori numerici. Si estende la metodologia adottata al problema del disco poroso riscaldato rotante in un fluido e si derivano soluzioni analitiche approssimate e numeriche, descrivendo l'influenza delle caratteristiche del flusso poroso che attraversa il disco sul regime termofluidodinamico del fluido e si confrontano i risultati derivati con quelli noti in letteratura. Infine, si derivano le equazioni che governano la transizione del regime laminare al regime turbolento e si discutono i parametri caratteristici che governano tale andamento.