Insegnamento FLUIDODINAMICA DELLE MACCHINE
| Nome del corso di laurea | Ingegneria industriale |
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| Codice insegnamento | A001206 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Michele Battistoni |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 9 |
| Regolamento | Coorte 2025 |
| Erogato | Erogato nel 2025/26 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Ingegneria meccanica |
| Settore | ING-IND/08 |
| Anno | 1 |
| Periodo | Primo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| 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 machine, 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 modellistici: 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 |