Moto periodico di un fluido di Ostwald-de Waele fra due tubi coassiali

Moto periodico di fluido di Ostwald-de Waele fra due tubi coassiali Irene Daprà1, Giambattista Scarpi1 1Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e dei Materiali, Università di Bologna, Italia E-mail: irene.dapra@unibo.it, giambattista.scarpi@unibo.it Parole chiave: fluidi pseudoplastici, tubi coassiali, moto periodico Molti fluidi che hanno applicazioni tecniche industriali presentano comportamento non lineare: se ad un gradiente costante di pressione si sovrappone una perturbazione periodica si ottengono aumenti della portata media con aumenti di potenza spesa che possono essere inferiori a quelli necessari per ottenere lo stesso aumento di portata in regime stazionario. Per effetto della non linearità dell’equazione costitutiva, la variazione della portata nella fase di aumento del gradiente di pressione supera la diminuzione che si ha nella fase decrescente. In questa nota viene esaminato il moto laminare in direzione assiale di un fluido pseudoplastico compreso fra due cilindri concentrici. Il fluido preso in esame è una sospensione acquosa di pigmento giallo: il suo comportamento viene schematizzato usando la legge di Ostwald–de Waele. Le proprietà reologiche sono descritte da due parametri: il fattore di consistenza viscosa Pa sn e l’indice di comportamento . Il problema viene risolto numericamente utilizzando un metodo implicito alle differenze finite con griglia spaziale non uniforme. Il codice numerico è stato testato confrontando i risultati nel caso di un fluido pseudoplastico con con quelli della relativa soluzione analitica. In particolare vengono valutate le variazioni della portata media e della potenza dissipata nel periodo rispetto a quelle del moto stazionario di base, in funzione della loro frequenza e del rapporto fra raggio interno e raggio esterno del condotto coassiale. La potenza dissipata viene poi confrontata con quella necessaria per avere in regime stazionario lo stesso incremento di portata. References [1] Daprà,I, Scarpi, G., “Pulsatile pipe flow of pseudoplastic fluids”, Meccanica, 41, 501-508 (2006). [2] Daprà,I, Scarpi, “G., Numerical solution for unsteady plane flow of dilatant fluids”, 8th International Symposium Computational Civil Engineering, Iasi, 248-256 (2010). [3] Daprà,I, Scarpi, G., “Pulsatile Poiseuille flow of a viscoplastic fluid in the gap between coaxial cylinders”, J. Fluids Eng., 133, 81203 1-7 (2011). [4] Warsi, Z.U.A., “Unsteady flow of power-law fluids through circular pipes”, J. Non-Newtonian Fluid Mech., 55, 197-202 (1994). [5] Peebles, F.N, Prados, J.W., Honeycutt E.H. Jr., “Birefringent and Rheologic Properties of Milling Yellow Suspensions”, J. Polymer Sci., part C, 5, 37-53 (1963).