Insegnamento COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS
- Corso
- Ingegneria meccanica
- Codice insegnamento
- A005722
- Curriculum
- Energy
- Docente
- Michele Battistoni
- Docenti
-
- Michele Battistoni
- Ore
- 72 ore - Michele Battistoni
- CFU
- 9
- Regolamento
- Coorte 2025
- Erogato
- 2025/26
- Attività
- Caratterizzante
- Ambito
- Ingegneria meccanica
- Settore
- ING-IND/08
- Tipo insegnamento
- Obbligatorio (Required)
- Tipo attività
- Attività formativa monodisciplinare
- Lingua insegnamento
- Inglese
- Contenuti
- Cinematica e dinamica dei fluidi
Fondamenti di fluido-dinamica computazionale (CFD - Computational Fluid Dynamics).
Flussi turbolenti.
Flussi chimicamente reattivi.
Flussi multifase.
Applicazioni alla modellazione di macchine a fluido, di flussi interni e di flussi esterni.
Introduzione all'High Performance Computing (HPC). - Testi di riferimento
- Andersson B., et al.: Computational Fluid Dynamics for Engineers, Cambridge Press 2012
Altri:
Cengel, Cimbala, Fluid Mechanics – Fundamentals and Applications, McGraw-Hill
Ferziger, Peric, Computational Methods for Fluid Dynamics, Springer - Obiettivi formativi
- Lo studente acquisisce capacità di schematizzazione di un problema per la sua simulazione fluidodinamica (CFD - Computational Fluid Dynamics), di scelta dei modelli più opportuni e di analisi dei risultati. Oggetto di studio sono la termo-fluidodinamica, la combustione e i flussi multifase, in particolare per motori a combustione interna, spray di combustibile, combustori, turbogas, impianti di potenza, aerodinamica esterna. Conoscenza ed uso di piattaforme di High Performance Computing (HPC).
- Prerequisiti
- conoscenza dei contenuti dei corso di macchine, macchine a fluido, fisica tecnica.
- Metodi didattici
- - lezioni frontali
- esercitazioni al calcolatore - Altre informazioni
- Modalità di verifica dell'apprendimento
- progetto,
prova orale - Programma esteso
- 1. Proprietà dei fluidi: comprimibilità, viscosità, tensione superficiale. Cinematica dei fluidi: descrizione lagrangiana ed euleriana, derivata materiale, tensori di deformazione e rotazione. Dinamica dei fluidi: tensore degli sforzi e modelli costitutivi. Principi di base: equazioni di conservazione della massa, quantità di moto, energia e specie, in forma conservativa e non conservativa, equazioni di stato, proprietà di trasporto, viscosità, diffusività di massa, diffusività termica. 2. Introduzione alla fluido-dinamica computazionale (CFD). Metodi numerici: metodo dei volumi finiti. Metodi di discretizzazione dei termini spaziali e temporali. Convergenza, accuratezza e stabilità. Accoppiamento delle equazioni, algoritmi di soluzione pressure-based e density-based. Solutori segregati e accoppiati. Metodi iterativi di soluzione per problemi non lineari accoppiati. 3. Modelli di turbolenza. Cascata dell’energia e scale caratteristiche della turbolenza. Approcci: Direct Numerical Simulation (DNS), Large Eddy Simulations) LES, Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS). Ipotesi di Boussinesq e modelli a due equazioni. Altri modelli di chiusura. Modelli per lo strato limite turbolento: funzioni di parete standard, funzioni di parete avanzate, modelli a due strati, modelli a basso numero di Reynolds. 4. Miscelamento turbolento e flussi reattivi. Modellazione del mixing turbolento e di flussi chimicamente reattivi. Combustione premiscelata e non-premiscelata. Interazione tra cinetica chimica e turbolenza. Modelli di combustione per fiamme diffusive/non premiscelate. 5. Flussi multifase. Cenni alla modellazione con metodi Euleriani two-fluid e single-fluid, metodi Lagrangiani. Interazioni tra le fasi. 6. Introduzione all'High Performance Computing (HPC). Applicazioni CFD a flussi turbolenti: studio e design di macchine a fluido, motori a combustione interna, turbomacchine, flussi esterni, aerodinamica. Ogni capitolo presenta almeno un caso di studio e una sessione pratica con simulazioni al computer.
- Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
- Energia pulita e accessibile; Industria, innovazione e infrastrutture