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FISICA/ La turbolenza in volo? Ci penserà “CICLOPE”

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Quelle vibrazioni che talvolta ci fanno sobbalzare nei viaggi aerei e che il comandante di turno si affretta a spiegare come la conseguenza di “un po’ di turbolenza” forse a breve sveleranno i loro segreti ai fisici. La turbolenza riguarda anche altri aspetti della nostra esperienza quotidiana, quali lo scorrere dell’acqua in un ruscello in montagna, il movimento verso l’alto del fumo di sigaretta, il trasporto di polveri vulcaniche (con conseguente limitazione al traffico aereo come recentemente accaduto) o le previsioni meteorologiche.

Di questo ha parlato recentemente Gabriele Bellani, nell’ambito del ciclo di incontri “donne e uomini che fanno Ricerca” organizzato dalla Associazione Nuova Civiltà delle Macchine e sponsorizzato dal Comune di Forlì. Gli incontri, ha spiegato il vicepresidente dell’associazione Massimo Dellavalle, «hanno l’obiettivo di fare conoscere ai cittadini i giovani forlivesi che si sono distinti in campo scientifico e hanno trascorso un periodo significativo all’estero. Scopo degli appuntamenti, rivolti principalmente a ragazzi delle medie superiori, non è solo divulgativo ma anche quello di fare intravedere agli studenti dei possibili percorsi formativi, utilizzando un format inconsueto (“Aperitivo con …”) in un luogo storico della città, Diagonal Loft Club, diverso quindi dalla aula scolastica o dalla classica sala per incontri».

Il problema della turbolenza è oramai riconosciuto come uno dei problemi irrisolti della fisica contemporanea e la mancanza di una soluzione teorica alle equazioni del moto (note da oltre 150 anni) impedisce di formulare dei modelli fisico-matematici sufficientemente accurati. Da un punto di vista applicativo questo si riflette, ad esempio, nell’impossibilità di stimare con la necessaria precisione il consumo di carburante di un moderno velivolo da aviazione civile; non ci consente di valutare correttamente le emissioni e di prevedere la successiva dispersione di inquinanti da motori endotermici; ci impedisce tra l’altro di formulare previsioni meteorologiche accurate. Al momento non esiste nessuna formula matematica che ci dica quanta energia occorra per fare fluire un fluido in un tubo. Attualmente questi aspetti sono affrontati utilizzando relazioni semiempiriche o simulazioni al computer.

Bellani, laurea in ingegneria aerospaziale a Forlì e dottorato in Svezia, sottolinea che anche con il più potente computer, occorrerebbero circa tre mesi di tempo di calcolo per risolvere la turbolenza su una superficie di circa 40 cm2. Cosa succede quindi vicino alla parete sulla quale scorre un fluido ad alta velocità?

Per rispondere a questa domanda è stato realizzato a Predappio (FO), su una idea di Alessandro Talamelli della facoltà di Ingegneria dell’Università di Bologna e direttore del CIRI Aeronautica (Centro Interdipartimentale per la Ricerca Industriale), un laboratorio internazionale per lo studio della turbolenza. Il laboratorio CICLoPE (Centre for International Cooperation in Long Pipe Experiments) nasce con l’idea di fornire una serie di piattaforme sperimentali per l’effettuazione di studi fondamentali e applicativi nel campo della fluidodinamica e della turbolenza ad alti numeri di Reynolds. Il cuore del laboratorio CICLoPE è rappresentato da un tubo di 111,5 cm di lunghezza e di diametro pari a 90 cm realizzato in carbonio con pareti molto lisce (rugosità inferiore a 2.5 micron).



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