Modelli matematici e calcolatori per la Fluidodinamica

Maurizio Pandolfi (Politecnico di Torino)

La Fluidodinamica si occupa dello studio del moto dei fluidi. E' una disciplina rivolta ad un vastissimo spettro di fenomeni ed applicazioni che riguardano l'uomo, poiché egli é immerso in fluidi in movimento, vicino e lontano, e lui stesso ne contiene.

Difficile elencare compiutamente i campi di studio della Fluidodinamica. Sono moltissimi e di natura assai diversa. Partendo da vicinissimo, i flussi all' interno del nostro corpo; vicino, intorno a noi, il moto dell'aria nel nostro ambiente; più in là l'ambiente naturale con tutte le sue componenti, ma anche i processi industriali, i trasporti, l'energia; in alto, l'aeronautica, aerei ed elicotteri, e pure la meteorologia; più in alto ancora, l'uscita ed il rientro atmosferico terrestre o di altri pianeti; lontanissimo i jet stellari, il vento solare, l'astrofisica.

Sino a qualche decennio fa, la Fluidodinamica era studiata, ove possibile, con sperimentazioni fisiche di laboratorio e, a tavolino, con soluzioni analitiche di modelli matematici descriventi le fenomenologie ed espressi attraverso sistemi di equazioni di notevole complessità. Tuttavia, il modello doveva subire un pesante ridimensionamento ed essere fortemente semplificato per consentire il raggiungimento di una soluzione analitica. Negli anni 60, l'avvento dei primi calcolatori ha aperto la strada ai metodi numerici che hanno permesso di superare i suddetti ridimensionamenti ed ottenere soluzioni numeriche di modelli ben più complessi, ma più prossimi alla realtà.

E' nata una nuova disciplina, la Fluidodinamica Computazionale (CFD ossia Computational Fluid Dynamics), che è oggi strumento fondamentale per lo studio dei più svariati campi di studio della Fluidodinamica. L'alta sofisticazione dei modelli matematici, l'ausilio fornito dai calcolatori, cresciuti in velocità di calcolo e memoria di molti ordini di grandezza negli ultimi decenni, ed i settori di maggior interesse della Fluidodinamica Computazionale saranno l'oggetto della presentazione.