I flussi multifase caratterizzano numerose applicazioni ingegneristiche, in ambito industriale (trasporto di fluidi in tubazione, sistemi di filtrazione, produzione di materiali isolanti a base di lana di roccia) ma anche in settori quali quello biomedicale (cateteri ad infusione) ed aerospaziale (sistemi propulsivi di micro-satelliti). Sono altresì di fondamentale importanza in molti processi ambientali, legati ad esempio alla dispersione di microplastiche nell’oceano o in atmosfera, allo scambio di anidride carbonica all’interfaccia tra atmosfera e oceano o alla sequestrazione geologica di anidride carbonica e idrogeno..
Il Dipartimento di Fluidodinamica Multifase (DFM) è da tempo attivo sul fronte della caratterizzazione multiscala dei flussi multifase, in stretta collaborazione con partner industriali, istituzioni pubbliche e network di ricerca internazionali. Obiettivo primario del DFM è combinare tecniche numeriche e sperimentali di stato dell’arte per migliorare la comprensione fisica dei fenomeni di trasporto di massa, quantità di moto e calore, utilizzando le conoscenze acquisite per sviluppare modelli predittivi affidabili ed accurati.
Alcune applicazioni analizzate recentemente dal DFD sono:
1. Produzione di isolanti a base di lana di roccia – Dal 2025, il DFM collabora col gruppo Rockwool ad un progetto di ricerca finalizzato all’ottimizzazione dei processi di produzione degli isolanti a base di lana di roccia. In particolare, viene studiata la fase di fusione della roccia basaltica che la trasforma in piccole fibre caratterizzate da forma non sferica, distribuzione asimmetrica della massa e tendenza (indesiderata) a formare aggregati. Lo studio si focalizza sulla dinamica di dispersione delle fibre di lana di roccia e sui meccanismi che determinano la formazione di aggregati.
2. Underground Hydrogen Storage - Il DFM coordina un progetto di ricerca, recentemente finanziato dalla Regione FVG, finalizzato alla caratterizzazione dei potenziali siti per lo stoccaggio dell'idrogeno nel sottosuolo e di potenziali giacimenti di idrogeno geologico (idrogeno bianco). Il progetto prevede la realizzazione di un laboratorio ad uso dei settori pubblico e privato coinvolti in attività di ricerca di base, di esplorazione ed applicative per lo sviluppo del territorio. Il laboratorio è dotato di strumentazione geofisica all’avanguardia per la caratterizzazione accurata della dinamica dell'idrogeno in rocce porose.
3. Trasporto di fluidi in pipeline – Sono in corso attività sperimentali per la caratterizzazione dei meccanismi di riduzione di attrito in sospensioni di fibre ad elevato numero di Reynolds. Le misure vengono effettuate in un set-up su scala industriale per diverse tipologie di fibre al variare della loro concentrazione.
4. Dispersione ambientale di microplastiche – Da diversi anni, ormai, il DFM conduce ricerche all’avanguardia volte a comprendere i meccanismi fisici che determinano le dinamiche di dispersione e accumulo preferenziale di microplastiche negli oceani ed in atmosfera. Obiettivo delle ricerche è poter prevedere dove le microplastiche tendono ad accumularsi in base alle loro proprietà chimico-fisiche (ad es. densità e rigidezza) e geometriche (ad es. forma, lunghezza) in modo da poterne facilitare la rimozione e ridurre gli effetti negativi (inquinamento) derivanti dal loro rilascio nell'ambiente.