Studio e Caratterizzazione di una Valvola Deviatrice Innovativa ad effetto Coanda

Un getto uniforme che da un ugello viene proiettato in un campo fluido stagnante è in grado di attrarre e trascinare il fluido circostante. Questo è ben noto dalla teoria sui getti liberi o sommersi ed altrettanto ben supportato da numerose osservazioni sperimentali. Ora, se il suddetto getto libero si trova in prossimità di una parete convessa ad esso tangente, si osserva che questo vi aderisce, venendo deviato seguendo la curvatura della parete fino ad un certo punto prima di separarsi da essa. Questo fenomeno è noto come effetto Coanda, in onore dello studioso che lo ha scoperto. Sinteticamente ed in linea di principio possiamo dunque affermare che l’effetto Coanda è quella tendenza di un fluido ad aderire su una parete convessa, ed attrarre il fluido del circostante campo stagnante trascinandolo.

Molti autori hanno condotto studi teorici e sperimentali sul fenomeno in questione, ed alcuni di essi [18] [19], gli hanno attribuito un’interpretazione in termini di pressione, asserendo che esiste un equilibrio tra due forze applicate ad una porzione elementare di volume di fluido: una forza centrifuga applicata nel suo baricentro, diretta come il raggio di curvatura e di verso uscente dalla superficie; ed una forza ad essa opposta data dal gradiente di pressione esistente in direzione radiale rispetto al volume. L’effetto Coanda riguarda sia getti di fluidi liquidi che gassosi, con caratteristiche identiche in termini di modellazione del fenomeno ma con grandezze in gioco diverse, a causa delle differenti proprietà fisiche dei diversi fluidi, soprattutto in termini di viscosità.

Per la modellazione matematica dell’effetto Coanda si considera un flusso bidimensionale, stazionario di un fluido incompressibile che allo sbocco di un ugello si affaccia su una superficie convessa, circolare e tangente alla direzione della velocità di sbocco del getto dall’ugello. In Figura 3.1 è rappresentato il sistema di riferimento in coordinate cilindriche adottato. L’ipotesi semplificativa fondamentale adottata è quella per la quale il rapporto b/R<<1, questo si traduce nell’omettere la componente tangenziale dell’equazione della quantità di moto (ipotesi di modesta curvatura).
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