Studio della solidificazione e liquefazione di materiali a cambiamento di fase in strutture tridimensionali periodiche

L’oggetto del presente lavoro è la realizzazione e la validazione di un modello RC (resistenze-condensatori) per materiali a cambiamento di fase detti PCMs (Phase Change Materials) aventi temperature di fusione dai 55°C ai 150°C. Il modello proposto da Alam et al., che questo lavoro riprende, è validato per un PCM caratterizzato da una temperatura di fusione di 55°C (RT55) con al suo interno una struttura periodica 3D in lega di alluminio realizzata tramite additive manufacturing. L’obiettivo è stato quello di sviluppare un modello di simulazione termico che non necessitasse di considerevoli risorse hardware per fornire risultati in tempi brevi e che contemporaneamente permettesse di ottenere una stima affidabile dell’andamento della temperatura di un PCM all’interno di strutture periodiche. Il modello costruito è stato validato utilizzando i dati sperimentali ottenuti presso il laboratorio di Nanofluidi del Dipartimento di Tecnica e Gestione dei Sistemi Industriali (DTG) dell’Università degli Studi di Padova su PCMs aventi temperature di fusione di 55°C, 70°C, 130°C e 150°C ed è stata posta una particolare attenzione all’analisi dell’accuratezza dei risultati restituiti al variare della temperatura. I casi analizzati, per il quale il modello è stato costruito, sono quattro: un provino di riferimento vuoto e tre geometrie contenenti le suddette strutture aventi ugual porosità tra loro. Se opportunamente adattato, il modello RC può essere un valido strumento per simulare rapidamente il comportamento di PCMs contenuti in differenti tipologie di contenitori, ambienti o strutture.