L’attività di ricerca nel campo della fluidodinamica computazionale di base e applicata alla soluzione di problemi di ingegneria presso il Politecnico di Bari (e prima presso l’Università degli studi di Bari) ha una tradizione circa quarantennale e ha coinvolto tre generazioni di studiosi. Attualmente, il gruppo si occupa dello sviluppo di modelli e metodi numerici e della simulazione di flussi complessi come l’interazione tra valvole cardiache e flusso sanguigno; i meccanismi di transizione da flusso laminare a flusso turbolento; la combustione non premiscelata in regimi di flusso subsonico e supersonico. L’attività di ricerca nel triennio 2011-2013 può essere sintetizzata nelle seguenti quattro linee di ricerca.
TITOLO LINEA 1: MODELLISTICA DI GAS REALI REAGENTI E NON REAGENTI DESCRIZIONE
Nell’ambito di tale linea di ricerca si affrontano gli aspetti di modellistica di flussi reagenti in regime subsonico e supersonico; in particolare, si studiano e sviluppano modelli di combustione di tipo flamelet con l’obiettivo di ridurre i tempi di calcolo per fissata accuratezza della simulazione e studiare gli effetti del plasma sul controllo della fiamma. Inoltre, per quanto riguarda i flussi ipersonici, si sviluppano modelli di calcolo delle proprietà dei gas rarefatti in presenza di dissociazione e ionizzazione per lo studio di problemi di rientro in atmosfera di veicoli spaziali. Infine, mediante un approccio ai contorni immersi, si affronta la simulazione multiscala dell’evoluzione di correnti piroclastiche e stratificate, tipiche delle eruzioni vulcaniche.
TITOLO LINEA 2: INTERAZIONE FLUIDO-STRUTTURA E APPLICAZIONI BIOMEDICHE.
L’attività di ricerca è incentrata sullo sviluppo di algoritmi di interazione fluido-struttura, accurati ed efficienti, per il trattamento di geometrie in movimento sotto l’azione del fluido circostante. La tecnica sviluppata consente di considerare più corpi di varia natura, rigidi o deformabili e interagenti fra loro. La metodologia è applicata con successo in diversi campi dell’ingegneria biomedica: (i) flusso di sangue all’interno di protesi aortiche, (ii) trasporto di particelle di forma arbitraria all’interno del sistema circolatorio.
TITOLO LINEA 3: STABILITÀ DEI FLUSSI E TRANSIZIONE AL REGIME TURBOLENTODESCRIZIONE.
L'attività riguarda l'analisi di stabilità di alcuni flussi base e lo studio dei meccanismi fondamentali di transizione da flusso laminare a flusso turbolento. Diverse tecniche di analisi sono impiegate: metodi di analisi degli autovalori dell'operatore differenziale corrispondente alle equazioni di Navier-Stokes; metodi di ottimizzazione basati sui moltiplicatori di Lagrange (direct-adjoint approach) per individuare le perturbazioni con amplificazione massima; simulazioni numeriche dirette (direct numerical simulation). Lo studio tende a investigare le motivazioni per cui la transizione avviene in corrispondenza di valori del numero di Reynolds più bassi dei valori critici previsti dall'analisi di stabilità classica.
TITOLO LINEA 4: TURBOMACCHINE
Simulazione basata sulla risoluzione delle equazioni di Navier-Stokes mediate alla Reynolds di flussi bi- e tri-dimensionali all’interno di turbomacchine. L’attività riguarda lo studio di diverse problematiche peculiari di alcune tipologie di turbomacchine: 1) sviluppo di metodi innovativi, basati sull’approccio ai contorni immersi, per il calcolo dello scambio termico coniugato in turbine a gas; 2) modelli di calcolo di pompe multi-stadio ad elevate prestazioni per la valutazione delle curve caratteristiche e la stima delle condizioni di incipiente cavitazione; 3) modelli di calcolo dei coefficienti di rigidezza e smorzamento di tenute per pompe multistadio ai fini della caratterizzazione rotordinamica.