Analisi numerica e sperimentale di un separatore liquido-gas

L’attività della mia tesi magistrale è stata rivolta alla modellazione numerica di un flusso bifase all’interno di una tubazione provvista di un elemento statico opportunamente progettato. Lo scopo del mio lavoro è stato quello di validare l’utilizzo della modellazione fluidodinamica computazionale per riprodurre il funzionamento di un separatore liquido–gas dotato di una geometria non troppo complessa; è stato utilizzato un approccio Euleriano-Euleriano implementato nel software commerciale di Fluidodinamca Numerica (CFD) Ansys Fluent. Per una trattazione completa, si sono svolti studi preliminari volti a identificare le incertezze dovute ai metodi numerici e i limiti dovuti alla formulazione dei modelli per la descrizione del sistema. Lo studio ha avuto come punto di partenza la definizione e la discretizzazione del dominio di calcolo tramite un apposito programma. L’analisi si è svolta considerando sistemi di complessità crescente, partendo dall’analisi della fluidodinamica turbolenta di una singola fase liquida fino ad arrivare alla modellazione del sistema bifase. Sono stati presi in considerazione e sottoposti a confronto diversi modelli di turbolenza, mettendo in risalto le principali differenze nella predizione del campo di moto. Dal punto di vista sperimentale, tramite un sistema PIV (Particle Image Velocimetry), sono state effettuate prove per misurare il campo di velocità (principalmente la velocità assiale) lungo un piano passante per l’asse della tubazione. Infine, i risultati delle simulazioni numeriche sono stati confrontati con i campi di velocità acquisiti in maniera da poter identificare i modelli di chiusura più idonei per una efficace rappresentazione del sistema bifase e per la progettazione del separatore.