Ricerc@Sapienza

Il presente progetto si propone lo studio e la comprensione dell'accoppiamento a doppia via tra la dinamica di una bolla di vapore/gas all'interno di un liquido e la deformazione e il danneggiamento di materiali metallici e non. Tale fenomeno, riassunto spesso con l'espressione "danneggiamento da cavitazione", è molto complesso e non ancora del tutto chiarito dal punto di vista fisico. Questo perché le condizioni in cui ha luogo sono tali da permettere l'osservazione di comportamenti, sia del fluido sia della struttura a contatto con esso, difficili da caratterizzare propriamente in termini fisico/matematici tramite modelli al continuo. E se da una parte la loro modellizzazione risulta complessa, dall'altra l'osservazione sperimentale rimane ancora fortemente limitata dalle tecnologie presenti. La dinamica ed implosione di una bolla di vapore all'interno di un fluido, infatti, è un fenomeno multi-scala, che coinvolge diverse scale spaziali e temporali, sviluppandosi in pochi microsecondi, ma portando a conseguenze osservabili nel macroscopico. D'altro canto, la deformazione del materiale soggetto ai carichi generati in seguito alla dinamica della bolla, si sviluppa anch'essa su scale temporali paragonabili a quelle del fluido, o persino inferiori; rendendo estremamente complicata l'osservazione sperimentale.
Ciò suggerisce lo sviluppo di adeguati modelli che descrivano il fluido ed il materiale a contatto, con lo scopo di analizzare il fenomeno mediante analisi numeriche, che hanno il grande pregio di permettere la conoscenza di tutte le variabili in gioco in ogni istante. Queste simulazioni devono però permettere l'interazione fluido-struttura tramite un accoppiamento a doppia via, in cui le sollecitazioni generate dal fluido sul materiale abbiano un effetto sulla deformazione del solido, che a sua volta assumerà delle configurazioni tali da influire sulla successiva dinamica del fluido. Tale scopo verrà perseguito tramite simulazioni ad elementi finiti.