Fluidodinamica di canali microforati per condizionamento e studio tramite PIV del campo di moto indotto

In this work the behavior of fluid in perforated ducts for ventilation systems has been investigated. A computational model has been achieved in order to allow a proper design of the channels; to do this the relationships which describe the fluid dynamics inside the duct have been investigated interconnected with those that represent the outflow of air through the holes. Thanks to the implementation of a test proof circuit, it was possible to compare the values obtained by the calculation model with experimental measurements. Thanks to the identification of links between the different magnitudes it will possible to extend the model of computation in different geometric configurations. Then a laboratory model was designed and operated to study the flow patterns inside a room, generated by this conditioning system and operated in isothermal conditions. The model is scaled down 1:10, and water is used as model fluid to respect the fluid-dynamic similitude. PIV technique is successfully implemented to describe qualitatively and quantitatively the flow pattern. The velocity maps show important information, such as the movement of the two lateral jets, two large counter-rotating vortices generated by induction, and the 3D structure of the flow pattern. Data analysis allow to calculate many useful parameters, such as the velocity distribution histograms, the comfort in the occupied zones and the induction coefficient.

Nel presente lavoro di tesi si è indagato il comportamento fluidodinamico dei canali microforati per il condizionamento dell’ambiente. Si è realizzato un modello di calcolo per consentire una corretta progettazione dei canali; per fare ciò si sono indagate le relazioni che descrivono la fluidodinamica all’interno del condotto correlate con quelle che rappresentano l’efflusso dell’aria attraverso i fori. Grazie alla realizzazione di un circuito di prova è stato possibile confrontare le stime ottenute mediante il modello di calcolo con le misure sperimentali. Grazie all’individuazione dei legami che intercorrono tra le varie grandezze si potrà estendere il modello di calcolo a differenti configurazioni geometriche. In seguito è stato progettato un modello sperimentale per studiare i flussi all’interno della stanza generate da tale sistema di condizionamento in condizioni isoterme. Il modello è realizzato in scala 1:10 e il fluido di lavoro utilizzato è acqua per mantenere la similitudine fluidodinamica. Tramite tecnica PIV si è in grado di descrivere qualitativamente e quantitativamente il presente modello di flusso. Dalle mappe di velocità è possibile ricavare diverse informazioni, quali ad esempio l’andamento dei getti principali, i vortici generati per induzione, nonché la struttura del flusso 3D. Tramite l’analisi dei dati inoltre è possibile calcolare diversi parametri come gli istogrammi sulle velocità, il comfort nella zona occupata e il coefficiente di induzione.