Experimental and numerical investigation of Rayleigh-Bénard convection

La convezione di Rayleigh-Bénard – il moto di un fluido guidato da forze di galleggiamento dovute a gradienti di temperatura nella direzione della gravità – gioca un ruolo cruciale in molteplici processi che si verificano spontaneamente in natura o vengono utilizzati nelle applicazioni tecnologiche. La comprensione della sua inerente evoluzione caotica è possibile soltanto mediante tecniche di misura che diano accesso alla distribuzione tridimensionale instazionaria di tutte le grandezze termofluidodinamiche del flusso. Il presente lavoro di ricerca si focalizza sull'applicazione della PIV (Particle Image Velocimetry) tomografica allo studio della convezione di Rayleigh-Bénard rotante e non-rotante all'interno di un cilindro allungato. La progettazione di un apparato sperimentale adatto a questo scopo e i relativi aspetti tecnici sono ampiamente discussi, mentre le misure eseguite in specifiche condizioni operative sono confrontate con i risultati di simulazioni numeriche dirette che includono gli effetti della presenza di una parete fisica.