Flusso di Boussinesq

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L'equazione di Boussinesq è una variante non lineare dell'equazione del calore. In fluidodinamica è utilizzata per la descrizione di processi di filtrazione di un liquido, ad esempio l'acqua, attraverso un mezzo poroso in regime non stazionario, in particolare nello studio del moto delle acque sotterranee.

L'equazione fu proprosta dal fisico Joseph Boussinesq nel 1903. Si può derivare a partire dalle leggi di conservazione della massa e della quantità di moto e dalla legge di Darcy. Sta all'equazione del calore come l'equazione di Burger sta all'equazione iperbolica.

In una variabile, l'equazione assume la seguente forma:

 u_t - d(u,x,t) u_{xx} = 0

dove d = \frac{\rho g \phi }{2k \mu}, mentre \phi e k sono, rispettivamente, i coefficienti di porosità e permeabilità del mezzo. La generalizzazione al caso in più variabili è data da

\frac {\partial u}{\partial t} - d \nabla^2 u^2 =0.

A partire da u, è poi possibile calcolare, per approssimazione idrostatica, la pressione p e, di conseguenza, la velocità v mediante la legge di Darcy.

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • (EN) Robert Byron, Warren E. Stewart; Edwin N. Lightfoot, Transport Phenomena, 2ª ed., New York, Wiley, 2005. ISBN 0-470-11539-4.
  • (EN) Frank P. Incropera, David P. DeWitt; Theodore L. Bergman; Adrienne S. Lavine, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 6ª ed., Wiley, 2006. ISBN 0-471-45728-0.
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