| Lingua insegnamento |
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| Italiano
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| Obiettivi formativi e risultati di apprendimento |
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| Il corso ha l’obiettivo di far conoscere all’allievo le equazioni che descrivono il moto quasi-unidimensionale stazionario ed unidimensionale stazionario ed instazionario, di un fluido comprimibile, unitamente alle metodologie analitiche necessarie alla risoluzione di tali equazioni. Tali conoscenze sono finalizzate a fornire le capacità necessarie per analizzare il comportamento termo-fluidodinamico di quei dispositivi e macchine a fluido che operano in condizioni di flusso comprimibile.
Autonomia di giudizio: lo studente deve essere in grado di valutare in maniera autonoma il fenomeno esaminato e scegliere il modello fisico-matematico più adatto a descriverlo. Dovrà inoltre dimostrare di essere consapevole delle eventuali approssimazioni intrinseche al modello prescelto e, pertanto, dei limiti di applicabilità dello stesso.
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| Prerequisiti |
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| È necessario avere acquisito e assimilato le seguenti conoscenze tipicamente fornite dai corsi di “Analisi II”, “Fisica Matematica”, “Meccanica dei Fluidi” e “Fisica Tecnica”: Conoscenza delle funzioni differenziabili di più variabili reali. Derivata direzionale, differenziale, gradiente. L'equazione del trasporto. L'equazione delle onde. Il teorema della divergenza. Conoscenza della cinematica e dinamica del punto materiale. Conoscenza dei concetti basilari di termodinamica, in particolare quelli relativi al 1° e 2° Principio della Termodinamica, entropia, gas ideali: equazione di stato, energia interna ed entalpia, calori specifici, entropia, trasformazioni politropiche. Conoscenza di alcuni concetti basilari della dinamica dei fluidi, in particolare quelli relativi a: sistema fluido e volume di controllo; il principio di conservazione della massa e della quantità di moto riferito ad un sistema fluido e ad un volume di controllo; il teorema del trasporto; il teorema di Bernoulli.
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| Programma esteso |
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| I numeri in parentesi quadre fanno riferimento ai testi indicati nella sezione TESTI DI RIFERIMENTO E DI APPROFONDIMENTO, MATERIALE DIDATTICO ON-LINE
Flussi comprimibili quasi-uni-dimensionali (Q1D) [1, §1.2]; [7 ore di didattica frontale] Comprimibilità e velocità del suono [1, §1.3]; [1 ora di didattica frontale ] Flusso stazionario quasi unidimensionale: [8 ore di didattica frontale + 4 ore di esercitazioni numeriche] Flusso isoentropico [1, §2.1]; Grandezze totali e critiche [1, §2.2]; Legge delle aree [1, §2.3]; Portata in massa [1, §2.4]; Urti retti [1, §2.5],[2]; Ugelli convergenti [1, §2.6]; Ugelli convergenti-divergenti (ugelli De Laval) [1, §2.7]; Considerazioni applicative [1, §2.8]; [3] ed il relativo filmato su [4]).
Flusso stazionario unidimensionale non isoentropico: [6 ore di didattica frontale + 6 ore di esercitazioni numeriche] Flusso adiabatico con attrito (Flusso di Fanno) [1, §3.1]; Flusso isotermo con attrito (Flusso in gasdotti) [1, §3.2]; Flusso reversibile con scambio termico (Flusso di Rayleigh) [1, §3.3].
Gasdinamica unidimensionale non stazionaria [12 ore di didattica frontale + 10 ore di esercitazioni numeriche] Introduzione [1, §8.1]; Urti retti non stazionari [1, §8.2]; Onda d’urto riflessa [1, §8.3]; L’equazione di convezione lineare [5, §1.1-1.3]; Formulazione caratteristica delle equazioni di Eulero [6, §3.1-3.4] e [7]; Onde semplici [6, §3.5] e [7]; Onde di espansione incidenti e riflesse [1, §8.6]; Relazioni del tubo durto [1, §8.7]; Onde di compressione finite [1, §8.8]. Elementi di acustica: [1, §8.4] e [8, §11.1-11.5].
Introduzione ai sistemi propulsivi; Motori ad elica e motori a getto; Termofluidodinamica dei motori a combustione interna; Modalita di combustione e combustibili convenzionali ed innovativi.
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| Metodi didattici |
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Il corso prevede 81 ore di didattica tra lezioni teoriche frontali ed esercitazioni numeriche; queste ultime, indicativamente, coprono il 30% delle 81 ore di didattica. A completamento delle ore di didattica frontale, potranno essere organizzati seminari di esperti esterni.
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| Modalità di verifica dell'apprendimento |
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| L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati. La prova di esame consiste in una prova scritta inerente i 6 CFU della parte di “Gasdinamica” ed una prova orale inerente i 3 CFU della parte di “Propulsione”. La prenotazione è obbligatoria e deve avvenire tramite i Servizi Web Docenti/Studenti (ESSE3) accessibili dalla home page dell'Ateneo. La prova scritta consta di 3 esercizi, inerenti gli aspetti pratico/applicativi trattati nella parte del corso riguardante la “Gasdinamica”; ciascuno di questi vale 10 punti. Si è ammessi alla prova orale nel caso in cui il voto della prova scritta sia almeno pari a 18/30. Durante la prova scritta non è consentito l'uso di appunti e/o libri, tuttavia gli studenti possono disporre di un computer portatile per l'utilizzo del software "Comprop" e avere con sé il "NACA report 1135" [2], in formato cartaceo o elettronico. La durata della prova scritta è, di norma, di tre (3) ore. Durante la prova orale vengono verificate le conoscenze e le abilità acquisite dallo studente, nonché la sua capacità di risolvere problemi in maniera autonoma. Il voto complessivo terrà conto di tutte le fasi della prova di esame.
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| Testi di riferimento e di approfondimento, materiale didattico Online |
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| Bibliografia (Gasdinamica) M. Napolitano. Corso di gasdinamica. http://climeg.poliba.it/course/view.php?id=12. Ames Research Staff. Equations, tables, and charts for compressible flow. Technical report, NASA Ames Research Centre, 1953. NACA Report 1135, http://naca.larc.nasa.gov/reports/1953/naca-report-1135/. Donald Coles. Channel flow of a compressible fluid. Online, 1968. http://web.mit.edu/hml/ncfmf/08CFCF.pdf. Ascher Shapiro. National committee for fluid mechanics films (ncfmf). Online, 2008. http://web.mit.edu/hml/ncfmf.html. Aldo Bonfiglioli. Lecture 1: linear advection. Online, 2010. http://oldwww.unibas.it/utenti/bonfiglioli/www.html. Aldo Bonfiglioli. Lecture 3: the Euler’s equation. Online, 2010. http://oldwww.unibas.it/utenti/bonfiglioli/www.html. Aldo Bonfiglioli. Characteristic formulation of the un-steady 1d Euler’s equation of gasdynamics. Online, 2010. http://oldwww.unibas.it/utenti/bonfiglioli/www.html. I. G. Currie. Fundamental Mechanics of Fluids. McGraw-Hill, Inc., 1974. Disponibile in aula tutorato. John L. Lumley. Eulerian and lagrangian descriptions in fluid mechanics. Online, 1968. http://web.mit.edu/hml/ncfmf/01ELDFM.pdf. P.H. Oosthuizen and W. E. Carscallen. Compressible Fluid Flow. McGraw-Hill series in Aeronautical and Aerospace Engineering. McGraw-Hill, 1997. Disponibile presso la biblioteca interfacolta? (PZ). R. W. Fox and A. T. McDonald. Introduction to Fluids Mechanics. John Wiley & Sons, 1978. I. H. Shames. Mechanics of Fluids. McGraw-Hill series in Mechanical Engineering. McGraw-Hill, 1992. Disponibile presso le biblioteche di PZ e MT. J. Anderson. Modern Compressible Flow: With Historical Perspective. McGraw-Hill Science/Engineering/Math; 3 edition (July 19, 2002), 2002. Disponibile presso la biblioteca ex-DIFA.
I testi [5,6,7] ed altro materiale didattico relativo ai 6 CFU di Gasdinamica sono accessibili dalla homepage istituzionale del docente.
Bibliografia (Propulsione) J.B. Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw–Hill, New York, 1988 Dispense fornite dal docente e disponibili sul sito: http://oldwww.unibas.it/utenti/viggiano/viggiano.htm
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| Metodi e modalità di gestione dei rapporti con gli studenti |
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| All’inizio del corso, dopo aver descritto obiettivi, programma e metodi di verifica, il docente mette a disposizione degli studenti il materiale didattico (cartelle condivise, sito web, etc). Contestualmente, il docente raccoglie l’elenco degli studenti che intendono frequentare il corso, corredato di nome, cognome, matricola ed email.
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| Date di esame previste |
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| 16/01/2020, 11/03/2020, 06/05/2020, 27/07/2020, 18/09/2020, 13/11/2020
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