LA MODELLISTICA TERMO FLUIDODINAMICA NELLO STUDIO DEI PROCESSI DI TRASFORMAZIONE DEI PRODOTTI AGRO-ALIMENTARI
Tesi di Dottorato
Data di Pubblicazione:
2013
Citazione:
LA MODELLISTICA TERMO FLUIDODINAMICA NELLO STUDIO DEI PROCESSI DI TRASFORMAZIONE DEI PRODOTTI AGRO-ALIMENTARI / S.v. Marai ; tutor: E. Ferrari ; coordinatore: R. Pretolani. UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI MILANO, 2013 Feb 13. 25. ciclo, Anno Accademico 2012. [10.13130/marai-simone-virginio_phd2013-02-13].
Abstract:
Il modello è una raffigurazione concettuale (molto spesso semplificata) del mondo concreto o di una sua parte, capace di spiegarne il funzionamento attraverso una serie di leggi che bene lo rappresentino. Queste leggi descrivono i principi fondamentali di una teoria e non sempre è possibile risolvere appieno in maniera analitica. Quando ciò accade si utilizzano tecniche numeriche per trovarne la soluzione per mezzo di pacchetti software dedicati allo scopo. Lo sviluppo del modello numerico si compone di tre distinte fasi: la prima (preprocessamento) è l’inserimento dei dati di input riguardanti il materiale, le condizioni al contorno del processo da descrivere e la definizione della griglia di risoluzione del dominio spaziale (mesh), la seconda (solutore) è la risoluzione delle equazioni che descrivono il fenomeno e la terza (postprocessamento) è la visualizzazione dei risultati.
I modelli sono un semplice inserimento di dati fisici all’interno di un software che li utilizza per fornire un risultato, ma è determinante la qualità dei dati immessi per valorizzare o meno un modello, e la qualità di questi dati si ottiene con metodi di ricerca rigorosi, messi a punto ad hoc per ogni esperienza. Ciò che vuole essere enfatizzata da questa tesi di dottorato è che la modellistica non è semplicemente imparare ad utilizzare un software, che, pur essendo estremamente complesso, sicuramente non prepara al mondo della ricerca. Ed è questo che fa sì che lo sviluppo di un modello porti allo sviluppo e all’apprendimento di tecniche di ricerca nuove, affrontando ogni giorno sfide differenti, attraverso approcci diversi dai classici procedimenti, in modo da ampliare continuamente il bagaglio culturale personale e inserendo una metodologia innovativa e dal sicuro successo accanto a metodiche oramai consolidate.
Sono state seguite con questo metodo 5 differenti ricerche, le quali mi hanno fatto affrontare problematiche relative alla loro risoluzione peculiari per ogni ricerca:
• Cottura di prodotti da forno;
• Supporti di appassimento uve;
• Precipitazione tartrarica nel vino;
• Trasmissione del calore su una padella;
• Sistema di refrigerazione passiva Icepack.
La cottura di un prodotto da forno è un processo estremamente complesso, dove una infinità di trasformazioni fisiche, chimiche e biochimiche avvengono. Le caratteristiche fisiche (in particolar modo la diffusività dell’acqua all’interno della matrice del biscotto) sono di difficile definizione, così come le condizioni al contorno (umidità assoluta dell’aria della camera di cottura e coefficiente di conduttanza convettiva). Anche la determinazione della mesh è stata modificata rispetto a quella automatica del software per migliorare la definizione delle grandezze che sono coinvolte. Una volta ottenuto il risultato le differenti visualizzazioni dei risultati hanno permesso di individuare l’evoluzione della temperatura e dell’umidità sia a livello spaziale che a livello temporale. Il modello è stato risolto come un simultaneo trasferimento di massa e di calore, con un infittimento della mesh nell’intorno dei punti dove maggiormente vengono modificate le grandezze. La caratterizzazione della variabili è stata fatta con sperimentazioni od hoc per l’occasione.
I diversi supporti per l’appassimento delle uve che sono stati testati hanno caratteristiche completamente differenti, sia da un punto di vista del materiale (plastica, legno, bambù, resine) che da un punto di vista strutturale (cassette di diverse dimensioni e con differenti disegni tra pieno e vuoto). La grossa problematica di questo modello, che si prefiggeva lo scopo di definire il campo di velocità all’interno dei diversi contenitori, è stato definire la geometria migli
Tipologia IRIS:
Tesi di dottorato
Keywords:
finite element method ; thermo fluid dynamic modelling
Elenco autori:
S.V. Marai
Link alla scheda completa:
Link al Full Text: