Effetto della rugosità su lastre piane in presenza di gradiente di pressione

This work aims at studying phenomena related to the friction coefficient and total pressure leaks on surfaces with particular roughness in flow field with adverse pressure gradient, which creates difficulty especially in the Oil&Gas field. The pipe cladding technique involves supplying metallic material by traditional techniques such as welding in the pipes in order to protect them from the hostile environment where they are working. This analysis was performed on a flat sheet inserted into a variable geometry diffuser and focuses on the main differences of the friction coefficient in various roughness grades of the Reynolds number and the angle of the diffuser. The experimental analysis was performed on a gallery purposely built for the experiment so to measure pressure and force. It showed a decreasing trend of the friction coefficient as the divergence increased. It also showed a trend reversal among the various roughness grades. A second analysis was performed through semi-empirical correlations present in literature in order to calculate total pressure drop through some reference diffusers. The experimental results were in accordance with present theories as far as the friction coefficient trend in the cases analyzed is concerned.

Il presente lavoro è indirizzato allo studio dei fenomeni legati al coefficiente di attrito e alle perdite di pressione totale su superfici dotate di particolare rugosità in campo di moto con gradiente di pressione avverso, problema particolarmente sentito nell'ambito dell' Oil&Gas. La tecnica del pipe cladding prevede l'apporto di materiale metallico attraverso le classiche tecniche di saldature all'interno dei condotti per proteggere questi ultimi dall'ambiente aggressivo in cui lavorano. L'analisi, condotta su una lastra piana inserita in un diffusore a geometria variabile, si è soffermata nell'individuare le principali differenze del coefficiente di attrito tra le varie rugosità al variare del numero Reynolds e dell'angolo di apertura del diffusore. L'analisi sperimentale è stata effettuata in una galleria costruita appositamente per l'esperimento estrapolando misure di pressione e di forza. È stato osservato un andamento decrescente del coefficiente di attrito all'aumentare della divergenza ed inoltre un'inversione di tendenza dello stesso tra le varie rugosità. Successivamente è stata fatta un'analisi con correlazioni semi-empiriche presenti in letteratura per la stima delle perdite di pressione totale attraverso alcuni diffusori di riferimento. I risultati sperimentali si sono mostrati in accordo con le teorie presenti in letteratura per l'andamento del coefficiente di attrito nei casi osservati.