Experimental and numerical investigation of Rayleigh-Bénard convection - 9788831607773

Experimental and numerical investigation of Rayleigh-Bénard convection: La convezione di Rayleigh-Bénard - il moto di un fluido guidato da forze di galleggiamento dovute a gradienti di temperatura nella direzione della gravità - gioca un ruolo cruciale in molteplici processi che si verificano spontaneamente in natura o vengono utilizzati nelle applicazioni tecnologiche. La comprensione della sua inerente evoluzione caotica è possibile soltanto mediante tecniche di misura che diano accesso alla distribuzione tridimensionale instazionaria di tutte le grandezze termofluidodinamiche del flusso. Il presente lavoro di ricerca si focalizza sull'applicazione della PIV (Particle Image Velocimetry) tomografica allo studio della convezione di Rayleigh-Bénard rotante e non-rotante all'interno di un cilindro allungato. La progettazione di un apparato sperimentale adatto a questo scopo e i relativi aspetti tecnici sono ampiamente discussi, mentre le misure eseguite in specifiche condizioni operative sono confrontate con i risultati di simulazioni numeriche dirette che includono gli effetti della presenza di una parete fisica.
The convection of Rayleigh-Bénard - the motion of a fluid driven by buoyancy forces due to temperature gradients in the direction of gravity - plays a crucial role in multiple processes that occur spontaneously in nature or are used technology applications. Understanding its inherent chaotic evolution is only possible through measurement techniques that allow access to the three-dimensional instationary distribution of all thermofluiddynamic flow sizes. This research focuses on the application of tomographic PIV (Particle Image Velocimetry) to the study of rotating and non-rotating Rayleigh-Bénard convection within an elongated cylinder. The design of an experimental apparatus suitable for this purpose and its technical aspects are widely discussed, while measurements performed under specific operating conditions are compared with the results of direct numerical simulations that include the effects of the presence of a physical wall.