Analisi fluidodinamica della dispersione di inquinanti in ambienti confinati

La fluidodinamica computazionale può essere utilizzata come uno strumento estremamente utile per simulare la dispersione di inquinanti in fase gas all’interno di ambienti lavorativi. In questo lavoro si è valutata, anzitutto, l’adeguatezza del software Fire Dynamics Simulator (FDS), comunemente utilizzato per problemi di incendi, nella simulazione di casi di dispersione d’inquinanti. Ciò è stato fatto prendendo in considerazione lo studio di Lee et al. (2002), condotto sia sperimentalmente che tramite CFD, sulla dispersione di un gas tracciante, l’isobutene, all’interno di un modello in scala. Tale studio è stato eseguito per due diverse portate di aria entrante nello spazio considerato (Re=5000 e Re=500), e per due diversi profili di velocità di ingresso dell’aria, uno considerato uniformemente distribuito lungo il condotto e un altro che potesse riprodurre il profilo ottenuto sperimentalmente. Le simulazioni condotte con FDS hanno mostrato un buon accordo coi dati di concentrazione sperimentali per quanto riguarda l’imposizione di un profilo che tenesse conto della distribuzione non uniforme della velocità dell’aria in ingresso; lo stesso grado di affidabilità non è stato riscontrato invece nel caso di velocità uniforme. Una volta effettuata la convalida del software sulle prove di Lee, che presentava un caso con una geometria semplice, si è passati allo studio di sistemi più complessi, di interesse industriale. È stato considerato lo studio proposto da Rota et al. (1999) su un sistema di ventilazione generale, anch’esso condotto tramite CFD con convalida su dati sperimentali ottenuti tramite un modello in scala di un capannone industriale. In particolare è stata prima effettuata la convalida del modello tramite FDS su tre casi che prevedevano diverse condizioni sia di portata di inquinante, l’etano, che di correnti d’aria dovute alla presenza di due finestre e di una porta. Dei tre, è stato scelto il primo caso per procedere con un’analisi parametrica. Il lavoro è stato incentrato, in particolare, sulla variazione del numero di ricambi ora e sulla portata di inquinante entrante nel dominio di calcolo. La capacità di rimozione dell’inquinante dall’ambiente considerato è risultata direttamente proporzionale al tasso di ricambio di aria e inversamente proporzionale alla portata di inquinante in ingresso.