Aldo BONFIGLIOLI | Metodi agli elementi finiti per l'interazione fluido-struttura

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L'obiettivo principale del corso consiste nel fornire agli studenti le basi teorihe e pratiche per affrontare lo studio e la simulazione di componenti meccanici in esercizio in regimi laddove fluidodinamica e meccanica strutturale sviluppino una mutua interazione.

Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche relative alla simulazione dei fenomeni di interazione tra fluido e struttura nei sistemi meccanici

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di progettare e/o realizzare uno studio numerico dei suddetti fenomeni a partire dall’identificazione delle problematiche coinvolte, alla corretta impostazione e utilizzo dei sistemi informatici necessari alla simulazione del caso in studio.

Autonomia di giudizio: Lo studente deve essere in grado di sapere valutare in maniera autonoma i processi di analisi dei fenomeni di interazione fluidostruttura e di indicare le principali metodologie pertinenti alla realizzazione e corretto utilizzo dei codici di simulazione numerica necessari allo studio.Abilità comunicative: Lo studente deve avere la capacita? di spiegare, in maniera semplice, a persone non esperte le principali problematiche associate allo studio dell’interazione fluidostrutturale nelle applicazioni meccaniche.  Esso dovrà acquisire la capacita? di presentare un elaborato (report tecnico di fine corso) utilizzando correttamente il linguaggio scientifico associato alla materia. Capacita? di apprendimento: Lo studente deve essere in grado di aggiornarsi continuamente, tramite la consultazione di testi e pubblicazioni su modelli matematii, metodi numerici e analisi proprie dei settori della fluidodinamica, della meccanica strutturale, e della loro interazione in sistemi meccanici, allo scopo di acquisire la capacita? di seguire Corsi di approfondimento, Seminari specialistici e Masters.

È necessario avere acquisito e assimilato le seguenti conoscenze fornite dai corsi di scienza delle costruzioni e meccanica dei fluidi:

- concetti elementari di meccanica dei solidi elastici

- conoscenze dei concetti fondamentali di fluidodinamica, in particolare quelli relativi alle equazioni di governo per fluidi incomprimibili.

Nozioni teoriche:

- Introduzione al fenomeno di interazione fluidostruttura nei sistemi meccanici (esempi e tecniche di studio);

- Richiami di fluidodinamica;

- Richiami di meccanica dei solidi elastici (formulazioni nonlineari);

- Equazioni della fluidodinamica su domini in movimento (Arbitrary LagrangianEulerian);

- Condizioni di interfaccia e compatibilità nei modelli di interazione fluidostruttura;

- Modelli di adattamento delle mesh di calcolo ad interfacce in movimento;

- Metodi ed algoritmi di accoppiamento tra sistemi strutturale,  fluidodinamico.

Esercitazione:

- Basi di metodi agli elementi finiti (FEM);

- FEM applicati alla simulazione fluidodinamica;

- FEM applicati alla simulazione della meccanica strutturale;

- Algoritmi di simulazione dei fenomeni di interazione fluidstruttura ed applicazione ad un caso benchmark di riferimento;

- Impostazione del caso di studio per il project work finale su applicazione delle tecniche acquisite.

Il corso prevede 60 ore di didattica tra lezioni ed esercitazioni. In particolare sono previste 36 ore di lezione in aula e 24 ore di esercitazioni guidate in cui è previsto l’uso del computer

L’esame è diviso in 2 parti che hanno luogo nello stesso giorno.

1)  Valutazione e discussione di un report tecnico redatto dal singolo studente e consegnato prima della data dell’esame. Il suddetto report riporta la descrizione delle metodologie utilizzate, il set-up del modello numerico e i risultati, relativi ad un’applicazione di un problema di interazione fluidostruttura assegnato durante le esercitazioni del corso. In alternativa, agli studenti che non presentano il report verrà richiesto di esporre uno degli argomenti trattati nel corso delle esercitazioni, con riferimento ai modelli numerici adottati e alla loro applicazione al tema di riferimento

2)  una prova orale nella quale sarà valutata la capacità di collegare e confrontare aspetti diversi trattati durante il corso.

Il voto finale è dato dalla somma dei punteggi ottenuti a nelle due parti della discussione.

Gli appunti in formato pdf su tutti gli argomenti trattati e gli script per le esercitazioni, verranno forniti agli studenti mediante apposita piattaforma online (drive condiviso) all'inizio del corso.

Il libro di riferimento è: Bazilevs , Yuri, Kenji Takizawa, and Tayfun E. Tezduyar . Computational fluid structure interaction: methods and applications . John Wiley & Sons

Tutto il materiale didattio è redatto in lingua Inglese

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, programmi, etc). Contestualmente, si raccoglie l’elenco degli studenti che intendono iscriversi al corso, corredato di nome, cognome, matricola ed email.

Orario di ricevimento: il mercoledì dalle 11 alle 13 presso il laboratorio di macchine (o anche online) e sistemi energetici e il giovedì dalle 11 alle 13 presso lo stesso laboratorio (o anche online). Oltre all’orario di ricevimento settimanale, il docente e? disponibile in ogni momento per un contatto con gli studenti, attraverso la propria e-mail.

02/02/2023, 02/03/2023, 06/04/2023, 04/05/2023, 01/06/2023, 29/06/2023, 07/09/2023, 06/10/2023, 31/10/2023, 30/11/2023

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