Dinamica della turbolenza

L'attività si concentra sullo studio dei fenomeni fluidodinamici legati alla turbolenza mediante esperimenti di laboratorio, simulazioni numeriche e metodi perturbativi.

Contatti

michele.iovieno@polito.it

1. Simulazione numerica diretta:
  • Sviluppo di codici per la soluzione numerica diretta delle equazioni del moto fluido: equazioni di Navier-Stokes incomprimibili, equazioni di Boussinesq, trasporto di scalari passivi.
  • Parallelizzazione
  • Codici euleriani-lagrangiani per il trasporto di particelle
  • Applicazioni: mescolamento di correnti turbolente, getti, flussi in canali e cavità, trasporto di particelle.

Scalabilità (speed-up in funzione del numero di processori) di un codice spettrale parallelo per simulazione numerica diretta, prove su IBM SP-6 (Cineca, 2011).

2. Lage-eddy simulation:
  • Modellizzazione delle scale di sottogriglia,
  • Condizioni al contorno approssimate,
  • Approssimazione dei termini di non-commutazione.

Produzione e dissipazione di energia cinetica turbolenta in un canale piano (Phys.Fluids, 2004

3. Mescolamento di correnti turbolente:
  • Analisi dell’interazione tra correnti turbolenti con diversa energia cinetica e scala integrale
  • Trasporto di scalari passivi

Concentrazione di uno scalare passivo, ad esempio polveri sottili, trasportato in un flusso turbolento (livelli di concentrazione crescenti dal bianco al nero) (J.Turb.2014)
4. Trasporto di particelle:
  • Trasporto di particelle inerziali in flussi turbolenti medianti simulazioni numeriche dirette.
  • Accoppiamento bidirezionale del moto delle particelle e del fluido
  • Dinamica della turbolenza di piccola scala nelle nubi, evaporazione/condensazione/coalescenza di gocce in un fluido turbolento

Visualizzazione di particelle in moto in un flusso turbolento (St=0,2)

5. Getti ipersonici:
  • Simulazione numerica mediante LES: Sviluppo ed implementazione di nuovi modelli LES selettivi per flussi comprimibili e per flussi liberi.
  • Applicazioni spaziali ed astrofisiche.

Large-eddy simulation di un getto ipersonicoa M=5 (Comp.Phys.Comm. 2013).

6. Analisi dati:
  • Analisi della turbolenza nel vento solare a partire dai dati rilevati dal Voyager 2 (NASA, Voyager Interstellar Mission).

Densità di probabilità congiunta dell’elicità (cross-helicity, σc) e dell’energia residua normalizzata (σR) a 29 unità astronomiche. (Eur.J.Mech B, 2016)