Convezione Naturale con Effetti di Rarefazione in Microcanali

L’articolo analizza gli effetti di rarefazione del gas ascendente in un microcanale a sezione circolare, in convezione naturale, con temperatura di parete uniforme (UWT). Il regime di moto considerato è caratterizzato da numeri di Knudsen compresi tra 0.001 e 0.1, e numeri di Mach minori di 0.3, tipici per flussi di gas in condotti con diametri idraulici di decine o centinaia di m (ma anche in flussi di liquidi con diametri idraulici inferiori a m), dove gli effetti della comprimibilità sono assenti e prevalgono gli effetti della rarefazione. A causa del valore estremamente ridotto del diametro, e conseguentemente del numero di Reynolds, il moto è laminare e idrodinamicamente completamente sviluppato. La perdita di aderenza tra il fluido e le pareti del microcondotti determina un aumento della portata. Le equazioni stazionarie del moto e di bilancio energetico sono dapprima risolte analiticamente in regime stazionario. Quindi il problema transitorio è risolto numericamente, utilizzando un programma agli elementi finiti. Si dimostra che, in regime stazionario, il fenomeno fisico dipende solo dal numero di Knudsen e dal coefficiente di accomodamento tangenziale della quantità di moto.