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PORTALE DELLA DIDATTICA

Fluidodinamica per l'ambiente e l'energia

01SRDMT

A.A. 2020/21

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Aerospaziale - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 48
Esercitazioni in aula 9
Esercitazioni in laboratorio 3
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Iovieno Michele Professore Associato ING-IND/06 34 6 0 0 3
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/06
ING-IND/06
3
3
D - A scelta dello studente
F - Altre attività (art. 10)
A scelta dello studente
Altre conoscenze utili per l'inserimento nel mondo del lavoro
2020/21
Il corso si propone di fornire allo studente i concetti basilari della fisica dell’atmosfera da cui derivare le nozioni per poter valutare i fenomeni di dispersione di inquinanti in atmosfera, l'estrazione di energia dal vento, l'interazione delle correnti con corpi tozzi. Il corso si compone di due parti, in ciascuna delle quali, ad un'introduzione fenomenologica, segue una presentazione dei principali strumenti di analisi. Nella prima parte s'introdurranno l'equilibrio e la stabilità dell'atmosfera, la genesi di correnti termiche e venti locali, per proseguire con i moti di grande scala, l'interazione col terreno e la struttura dello strato limite terrestre. Le conoscenze acquisite in questa parte sono propedeutiche per la successiva, in cui saranno discussi la dispersione turbolenta in atmosfera, l'aerodinamica dei rotori eolici e gli strumenti per predirne le prestazioni, l'interazione delle correnti con corpi tozzi quali edifici e veicoli.
The course aims to provide students with basic knowledge of atmospheric fluid dynamics from which they will be able to analyse the phenomena of pollutant dispersion, wind energy production, flow interaction with bluff bodies. The course is divided in two parts. In each of them a phenomenological introduction is followed by a presentation of the physical models. The first part deals with atmospheric flows, the genesis of winds and the atmospheric boundary layer. It is propedeutic to the second part, which focuses on some applications: turbulent dispersion in atmosphere, rotor aerodynamics, flows around buildings and vehicles.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di comprendere i principali fenomeni atmosferici e di avere le basi per valutare l'interazione dei flussi atmosferici con rotori eolici, edifici, veicoli ed i fenomeni di dispersione in atmosfera.
Students are expected to be able to acquire familiarity with the main atmospheric phenomena and to be able to evaluate the atmospheric dispersion and the interaction of atmospheric flows with wind rotors, buildings, and vehicles.
E' necessario possedere le nozioni di base di analisi matematica e fisica fornite dai corsi della laurea di primo livello, nonché una conoscenza di base delle equazioni della fluidodinamica.
Students are required to know the content of the courses of mathematical analysis (differential and integral calculus, solution of elementary differential equations) and physics and to have a basic knowledge of the equations of fluid dynamics.
Parte I: Breve richiamo sulle equazioni generali del moto dei fluidi e sulla dinamica della vorticità. Flussi in sistemi rotanti. Lineamenti di meccanica dell'atmosferica. Equilibrio e stabilità dell'atmosfera, moti di grande scala, flussi geostrofici. Genesi delle correnti termiche e dei venti locali. Propagazione di onde interne in flussi stratificati. Relazione di dispersione, effetto della topografia. Similitudine dinamica. Elementi di statistica delle correnti turbolente e fenomenologia della turbolenza. Dinamica dello strato limite terrestre. Strato di Ekman, scala di Monin–Obukhov. Parte II: Fenomeni di trasporto, dispersione in atmosfera. Modelli euleriani e lagrangiani di dispersione. Richiami di aerodinamica. Aerodinamica dei rotori eolici: classificazione dei rotori, importanza delle condizioni di afflusso sulle prestazioni, modello quasi unidimensionale del rotore ideale, coefficiente di potenza e coefficiente di spinta, limite di Betz, effetti della rotazione. Interazione delle correnti fluide con corpi tozzi: separazione dello strato limite, scia in flussi bidimensionali e tridimensionali, influenza del numero Reynolds sul coefficiente di resistenza. Introduzione all’aerodinamica dei veicoli, forze e momenti agenti sul veicolo e relativi coefficienti adimensionali, analisi della resistenza del veicolo, effetto suolo. Interazione del vento con la struttura degli edifici, vortex shedding e lock-in, galloping, buffeting, effetti della vicinanza di altri edifici.
Part I: Reminder of the equations of fluid dynamics and the dynamics of vorticity. Flows in rotating systems. Fundamentals of atmospheric flows. Atmospheric equilibrium and stability, large scale motions, geostrophic flows. Genesis of thermal currents and local winds. Propagation of internal waves in stratified flows. Dispersion relation, influence of topography. Dynamic similarity. Phenomenology of turbulent flows and introduction to their statistical description. Atmospheric boundary layer. Ekman layer, Monin–Obukhov length-scale. Part II: Transport phenomena, dispersion in the atmosphere. Eulerian and Lagrangian models of dispersion. Aerodynamics of wind turbines: classification of the rotors, importance of inflow conditions, quasi one-dimensional model of the ideal rotor, coefficient of power and coefficient of thrust, Betz limit, effects of rotation. Interaction of fluid flows with bluff bodies: boundary layer separation, two-dimensional and three-dimensional wakes, drag coefficient dependence on the Reynolds number. Introduction to vehicle aerodynamics: forces and moments on the vehicle and related dimensionless coefficients, analysis of vehicle drag, ground effect. Wind interaction with buildings: vortex shedding and lock-in, galloping, buffeting, effects of the proximity of other buildings.
Il corso si compone di lezioni in aula, intervallate da esercitazioni in aula sugli argomenti presentati. Sono anche previste inoltre esercitazioni in laboratorio.
Together with lectures on the topics of the course, exercise sessions are carried out in the classroom. Laboratory exercises are also carried out.
A.S. Monin, "Geophysical Fluid Dynamics", Kluwer, 1990. C. Cancelli, "Fluidodinamica Ambientale", Otto, 2006. M.L.O. Hansen, "Aerodynamics of wind turbines", Sterling, 2008 E. Simiu e R. Scanlan, "Wind effects on structures: fundamental and applications to design, J. Wiley and Sons, 1996 (3rd ed.) W. H. Hucho, "Aerodynamics of Road Vehicles - From Fluid Mechanics to Vehicle Engineering", 1998 (4th ed.) Note ed appunti delle lezioni saranno distribuiti durante il corso.
A.S. Monin, "Geophysical Fluid Dynamics", Kluwer, 1990. C. Cancelli, "Fluidodinamica Ambientale", Otto, 2006. M.L.O. Hansen, "Aerodynamics of wind turbines", Sterling, 2008 E. Simiu e R. Scanlan, "Wind effects on structures: fundamental and applications to design, J. Wiley and Sons, 1996 (3rd ed.) W. H. Hucho, "Aerodynamics of Road Vehicles - From Fluid Mechanics to Vehicle Engineering", 1998 (4th ed.) Lecture notes will be distributed during the course.
Modalità di esame: Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti;
L’esame consiste in una prova scritta della durata 90 minuti, in cui ai candidati è richiesto di rispondere ad alcuni quesiti sugli argomenti illustrati a lezione (domande a risposta aperta). Non sarà possibile consultare libri o appunti durante la prova, né sono ammessi in aula telefoni o dispositivi multimediali con accesso al web. Verranno valutate le conoscenze acquisite nonché la capacità di esporle secondo successione logica e proprietà di linguaggio.
Exam: Paper-based written test with video surveillance of the teaching staff;
Students are required to take a written exam, which lasts 90 minutes. Candidates will have to answer some questions about the topics presented during the lectures (open answer questions). During the exam, it will not be allowed to use books or notes. It will not be allowed to bring phones or any device with web access into the classroom. The ability to present in a logical order and a linguistic accuracy be also evaluated.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti;
L’esame consiste in una prova scritta della durata 90 minuti, in cui ai candidati è richiesto di rispondere ad alcuni quesiti sugli argomenti illustrati a lezione (domande a risposta aperta). Non sarà possibile consultare libri o appunti durante la prova, né sono ammessi in aula telefoni o dispositivi multimediali con accesso al web. Verranno valutate le conoscenze acquisite nonché la capacità di esporle secondo successione logica e proprietà di linguaggio.
Exam: Written test; Paper-based written test with video surveillance of the teaching staff;
Students are required to take a written exam, which lasts 90 minutes. Candidates will have to answer some questions about the topics presented during the lectures (open answer questions). During the exam, it will not be allowed to use books or notes. It will not be allowed to bring phones or any device with web access into the classroom. The ability to present in a logical order and a linguistic accuracy be also evaluated.


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