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Irene Daprà

Professoressa associata confermata

Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali

Settore scientifico disciplinare: ICAR/01 IDRAULICA

Temi di ricerca

Parole chiave: fluidi di Bingham soluzioni analitiche liquidi non newtoniani fluidi tixotropici moti non stazionari fluidi con caratteristiche variabili nel tempo fluidi di Giesekus fluidi di Williamson fluidi di Giesekus con solvente

1. Liquidi non newtoniani: studio analitico e numerico di alcune situazioni di moto vario di fluidi non newtoniani in diverse geometrie e con diverse equazioni costitutive. 2. Fluidi di Bingham: analisi del comportamento di questi fluidi in condizioni di moto non permanente mediante l'adozione di una relazione che approssimi l'equazione reologica e che sia valida un tutto il campo di moto. 3. Fluidi tixotropici: analisi del moto di fluidi con caratteristiche reologiche dipendenti dal tempo. 4. Fluidi di Giesekus con e senza solvente.

1. L'importanza tecnica dei liquidi non newtoniani è ormai consolidata in campo ingegneristico; recentemente si è manifestato un notevole incremento di interesse per lo studio delle colate detritiche usualmente schematizzate con fluidi non newtoniani e per i problemi legati all'estrazione di idrocarburi mediante l'iniezione di opportuni fluidi nella matrice rocciosa. Per la descrizione delle proprietà reologiche di questi fluidi sono oggi a disposizione innumerevoli relazioni costitutive, alcune di origine puramente sperimentale, altre fondate sullo studio della struttura molecolare del liquido. La scelta di un modello o dell'altro è spesso legata al tipo di moto da esaminare o alla geometria in cui esso si svolge. La ricerca che si propone riguarda lo studio del moto pulsante di un liquido non newtoniano schematizzato con un modello reologico di Ostwald-de Waele o con un modello di Williamson a tre parametri con diverse geometrie. 2. I fluidi di Bingham sono materiali che richiedono l'applicazione di una tensione tangenziale superiore ad una valore critico per incominciare a scorrere. Una volta superato tale valore il campo di moto può essere diviso in due regioni: in una il comportamento del fluido può essere assimilato a quello newtoniano, nell'altra a quello di un corpo solido. L'equazione costituiva di questi fluidi presenta un punto singolare che, nel caso di moti non stazionari, rende impossibile la soluzione analitica e rende estremamente complessa la ricerca della soluzione numerica, anche con geometrie relativamente semplici. Ci proponiamo di indagare il comportamento di fluidi schematizzandone la legge costitutiva con relazioni prive di singolarità, che per opportuni valori dei loro parametri approssimino con la precisione imposta la legge di Bingham. 3. In molte applicazioni tecniche si fa uso di fluidi le cui caratteristiche reologiche variano nel tempo per effetto della sollecitazione esterna, anche quando essa sia stazionaria; sono i cosiddetti comportamenti di tipo reopectico o tixotropico, a seconda che la viscosità del fluido tenda ad aumentare o a diminuire nel tempo per effetto di uno stress o di una velocità di deformazione imposti. Una applicazione tipica di fluidi del genere si ha per esempio nel packaging dei circuiti elettronici dove vengono usati adesivi, resine epossidiche o altro; la quantità di fluido da convogliare va ben controllata, ed in genere è sottoposta a un regime variabile nel tempo: tipicamente si ha un intervallo di tempo in cui viene convogliato fluido, seguito da una pausa; la viscosità del fluido cambia sia durante il periodo di convogliamento, sia durante la pausa; ciò è in genere dovuto al fatto che lo stress applicato “rompe” gradualmente la struttura molecolare diminuendo così la viscosità, che torna a crescere quando lo stress viene eliminato e la struttura torna a ricomporsi. Ci si propone di studiare analiticamente alcune situazioni di moto di particolare interesse tecnico. 4. Studio analitico del comportamento di fluidi a reologia complessa come i fluidi di Giesekus in diverse situazioni di moto laminare permanente anche in presenza di solvente newtoniano.

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