Fluidi non-newtoniani: modellazione reologica e trasporto in pipeline

This study explores the rheological behavior of three non-Newtonian fluids in pipeline transport: heavy oil, water mixed with a polymeric chemical, and the organic fraction of the municipal solid waste. Firstly, the theoretical aspects of fluid mechanics were explored by defining the equations governing fluid motion. Secondly, particular attention was paid to the rheology of non-Newtonian fluids and the most used rheological models in research were described. Thirdly, the three non-Newtonian fluids fields of application were analysed along with the description of their physical and/or chemical characteristics. Finally, a pipeline transportation system was designed to analyse the fluid-dynamic properties of the three fluids when transported. This final step was achieved by the use of OLGA, a dynamic simulation software for single and multiphase flows, which provided the necessary data to be further processed. The study led to additional analysis on the variation in the rheological characteristics of transported fluids if some boundary conditions (e.g. temperature) were to be modified; moreover, it was made possible to outline the existing relationships between physical and rheological properties.

Lo studio ha approfondito il comportamento reologico di tre fluidi non newtoniani durante il loro trasporto in pipeline: olio pesante (non convenzionale), acqua viscosizzata e FORSU. Inizialmente si sono approfonditi gli aspetti teorici sulla meccanica dei fluidi definendo le equazioni che governano il moto di un fluido. Successivamente si è prestato particolare attenzione alla reologia dei fluidi non newtoniani descrivendo i modelli reologici più utilizzati in ambito di ricerca. Si è continuato analizzando i settori di utilizzo dei tre fluidi studiati e descrivendo le loro caratteristiche fisiche e/o chimiche. Infine, è stato modellato un sistema di trasporto via pipeline in modo da analizzare le proprietà fluidodinamiche dei tre fluidi durante il loro trasporto. Questo è stato possibile grazie all'utilizzo di OLGA, un software di simulazione dinamica per flussi mono e multifase, che ha fornito dei dati che sono stati elaborati in seguito. Lo studio ha portato ad analizzare la variazione delle caratteristiche reologiche dei fluidi durante il trasporto modificando alcune condizioni al contorno (e.g. temperatura) ed è stato possibile definire le relazioni che esistono tra proprietà fisiche e reologiche.