| | Lingua insegnamento |
|---|
| Italiano |
| | Obiettivi formativi e risultati di apprendimento |
|---|
| Conoscenza e capacità di comprensione: Lo scopo dell’insegnamento consiste nel trasferire allo studente conoscenze teoriche avanzate relative alla termo-fluidodinamica applicata e le nozioni relative alla termo-fluidodinamica computazionale e al suo ruolo nella progettazione, nello studio e nella ottimizzazione del funzionamento dei sistemi propulsivi ed energetici e delle macchine a fluido.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del corso, gli studenti saranno in grado di utilizzare strumenti avanzati di progettazione ed analisi al calcolatore, sia “open source” che commerciali, di scegliere i modelli matematici più adatti alla progettazione dello specifico componente e i metodi numerici per la soluzione dei modelli.
Autonomia di giudizio: Al termine del corso, gli studenti saranno in grado di analizzare e risolvere con senso critico problemi relativi alla progettazione termo-fluidodinamica di componenti meccanici con l’ausilio del calcolatore.
Abilità comunicative: Ciascuno studente sarà capace di commentare un elaborato progettuale, descrivendo le caratteristiche principali e approfondendo gli aspetti tecnici specifici a cui un potenziale interlocutore dovesse essere interessato. Sarà, inoltre, in grado di comunicare e discutere in merito ai contenuti delle lezioni sia con altri ingegneri meccanici esperti del settore sia con interlocutori meno esperti.
Capacità di apprendimento: A partire dalle conoscenze ed abilità acquisite durante il corso, gli studenti saranno in grado durante la loro vita professionale di approfondire aspetti specifici e di tenersi aggiornati autonomamente sui progressi di un settore in continua e rapida evoluzione come quello della progettazione al calcolatore.
|
| | Prerequisiti |
|---|
| Per la corretta comprensione dei contenuti del corso è necessario aver acquisito le conoscenze di base relative alle macchine a fluido.
|
| | Contenuti del corso |
|---|
| Modelli matematici per lo studio di flussi turbolenti e reagenti (41 ore)
Schemi numerici per la termo-fluidodinamica computazionale (18 ore)
Applicazioni alla progettazione e allo studio di sistemi a fluido: esercitazioni al calcolatore (22 ore)
|
| | Programma esteso |
|---|
| Modelli matematici per lo studio di flussi turbolenti e reagenti (41 ore)
Richiami di fluidodinamica: equazioni di conservazione. Flussi incomprimibili e comprimibili. Flussi reagenti in miscele multicomponente. Introduzione alla turbolenza. Cascata dell'energia e dissipazione alle piccole scale. Teoria dell'equilibrio universale di Kolmogorov. Scale di Kolmogorov. Simulazione Numerica Diretta della turbolenza. Equazioni di Navier-Stokes mediate alla Reynolds. Modelli di turbolenza: modelli algebrici; modello di Prandtl a una equazione; modelli a due equazioni. Equazioni mediate alla Favre. Cenni alle tecniche LES e DES. Termo-fluidodinamica nelle camere di combustione. Interazione turbolenza-combustione.
Schemi numerici per la termo-fluidodinamica computazionale (18 ore)
Fluidodinamica numerica. Classificazione delle PDE. Problemi all’equilibrio e “marching problems”. Metodi alle differenze finite. Definizione di accuratezza di uno schema numerico. Consistenza di uno schema numerico. Condizione di stabilità: analisi di von Neumann, errore di amplificazione e sua rappresentazione nel diagramma polare. Equazione modificata: errore di dissipazione, dispersione, diffusione. Definizione di convergenza: teorema di equivalenza di Lax. Applicazione degli schemi numerici alle equazioni modello: equazione dell’onda, equazione del calore, equazione di Laplace. Metodi ai volumi finiti. Scelta della griglia di calcolo, condizioni iniziali e al contorno.
Applicazioni alla progettazione e allo studio di sistemi a fluido: esercitazioni al calcolatore (22 ore)
CFD. Esercitazioni al calcolatore mediante l’utilizzo di software “open source”.
|
| | Metodi didattici |
|---|
| Il corso prevede 59 ore di lezioni in aula, comprensive di lezioni teoriche ed esercitazioni, e 22 ore di esercitazioni guidate al calcolatore.
|
| | Modalità di verifica dell'apprendimento |
|---|
| La prova di esame è costituita dall’elaborazione di un progetto e da una prova orale. Nell’elaborazione del progetto viene richiesto allo studente di applicare le conoscenze teoriche e le abilità acquisite al calcolatore durante lo svolgimento delle lezioni per progettare, analizzare ed ottimizzare un componente di un sistema a fluido. Il progetto è di norma sviluppato da un gruppo di studenti e deve essere consegnato una settimana prima della prova orale. Ciascuno studente discuterà il progetto durante la prova orale. Durante tale prova vengono, inoltre, 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.
|
| | Testi di riferimento e di approfondimento, materiale didattico Online |
|---|
| Dispense fornite dal docente e disponibili sul sito http://docenti.unibas.it/site/home/docente.html?m=004204 J.C. Tannehill, D. A. Anderson, R. H. Pletcher, Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer, Taylor & Francis, 1997.
Testi di approfondimento:
1. D.C. Wilcox, Turbulence Modeling for CFD, Dcw Industries, 2006 (modelli di turbolenza)
2. J.D. Anderson, Modern Compressible Flow: with Historical Perspective, McGraw-Hill, New York, 2002 (fluidodinamica)
3. J.B. Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw–Hill, New York, 1988 (motori a combustione interna)
|
| | Metodi e modalità di gestione dei rapporti con gli studenti |
|---|
| Tutte le informazioni relative all’insegnamento e alle modalità di verifica dell’apprendimento, nonché le modalità per contattare il docente, vengono fornite agli studenti durante la prima lezione e rese disponibili sul sito web del docente.
L’orario e la sede di ricevimento sono consultabili al link:
http://docenti.unibas.it/site/home/docente.html?m=004204
|
| | Date di esame previste |
|---|
| 05/02/2020; 04/03/2020; 01/04/2020; 06/05/2020; 03/06/2020; 15/07/2020; 30/09/2020; 21/10/2020; 25/11/2020
|
