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Combustione e gasdinamica delle macchine

02AIUNE

A.A. 2018/19

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 48
Esercitazioni in laboratorio 12
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Spessa Ezio Professore Ordinario ING-IND/08 48 0 0 0 13
Collaboratori
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/08 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
2018/19
L'insegnamento mira a fornire i fondamenti di termodinamica della combustione, della dinamica dei flussi reagenti e della gasdinamica dei motori, presentando le metodologie per la loro analisi sperimentale e modellazione. Particolare attenzione verrà dedicata alle loro applicazioni alla progettazione dei motori a combustione interna ad alta efficienza.
The goal of this subject is to introduce the fundamental of the thermodynamics of chemically reacting flows and of gasdynamics applied to IC engines. The main methodologies to analyze and modeling such phenomena in IC engines are investigated along with their applications to the design of the combustion systems in highly-efficient IC engines.
Capacità di eseguire valutazioni preliminari di parametri termodinamici in flussi reagenti, con particolare riferimento ai parametri di combustione nei motori, di impostare bilanci energetici, valutare i parametri caratteristici delle prestazioni e i rendimenti di sistemi energetici a combustione e di impiegare metodologie di fluidodinamica computazionale per la loro progettazione.
Competences needed to: estimate thermodynamic parameters in reacting flows; evaluate combustion parameters in IC engines; write energy balance for complex energy systems and calculate their efficiency and performance; apply computational fluid dynamic methodologies to design IC engine combustion systems.
Conoscenze dei principi della termofluidodinamica-energetica, dei sistemi di conversione dell'energia e della chimica di base. Conoscenza dei principi di funzionamento dei motori alternativi a combustione interna e dei loro componenti e sottosistemi, con particolare riferimento ai sistemi di alimentazione dell'aria e del combustibile ed al sistema di combustione. E' consigliata la conoscenza di base dei fenomeni di formazione delle emissioni inquinanti.
Knowledge of the fundamentals of thermo fluid dynamics and Chemistry. Knowledge of the operating principles of IC engines and their subsystems and components, with specific reference to charging, fuel injection and combustion apparatuses. The knowledge of the fundamentals of pollutant formation in IC engines is also recommended.
Combustione nei motori diesel (9 ore): penetrazione del combustibile liquido e formazione della miscela aria-combustibile; combustione premiscelata e combustione diffusiva. Modello concettuale di Dec e diagramma Phi-T. Modelli per il calcolo della penetrazione dello spray e della fase liquida. Moto medio e turbolenza nei motori alternativi (6 ore): Moti organizzati in camera di combustione: swirl, squish, tumble: genesi ed evoluzione. Turbolenza nei motori: tecniche di estrazione del moto medio e turbolento; scale della turbolenza e raggio inerziale. Combustione premiscelata turbolenta (6 ore): velocità di combustione laminare; scale del processo di combusione; regimi turbolenti della combustione premiscelata e diagramma di Borghi. Diagnostica della combustione (6 ore): approcci multizona per motori Diesel e ad accensione comandata. Modelli per la simulazione della velocità di combustione in motori diesel e ad accensione comandata (6 ore) Indicazioni per il progetto della camera di combustione nei motori termici (6 ore).
Combustion in diesel engines (9 hours): liquid fuel penetration, mixture formation, premixed and diffusive combustion. Dec conceptual model and Phi-T diagram. Spray and liquid fuel penetration modelling. Mean-floe and turbulence in ICEs (6 hours): organized motions in the combustion chamber, onset and evolution: swirl, squish, tumble. Turbulence in ICEs: extraction techniques for mena-floe and turbulent fluctuation; turbulence scales and inertial subrange. Premixed turbulent combustion (6 hours): laminar burning speed; scales of combustions; turbulent regimes of turbulent combustion and Borghi plot. Combustion diagnostics (6 hours): multizone pressure-based apporaches for diesel and SI engines. Burning rate modeling in diesel and SI engines (6 hours) Guidelines for the design of combustion chambers in ICEs (6 hours).
ESERCITAZIONI IN AULA Introduzione a CFD: conservazione della massa e del momento della quantità di motor; equazioni RANS; modelli di turbolenza (k-epsilon) - 3 ore LABORATORI Tecniche per lo sviluppo di modello 0D/1D in motori a combustione interna (con utilizzo codice commerciale GT-Power): 9 ore presso LAIB Analisi CFD dei sistemi di iniezione e combustion in motori a combustione interna (con utilizzo codice commerciale Star CD): 9 ore presso LAIB
APPLIED LECTURES Introduction to computational fluid dynamics: conservation of mass and momentum. Reynolds averaged Navier-Stokes equations. Turbulence modeling. k-epsilon.- 3 hours LABORATORIES Techniques for 0D/1D modeling of internal combustion engines (GT-Power environment): 9 hours at LAIB. CFD analisys of injection and mixture formation in ICEs (Star CD environment): 9 hours at LAIB.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;
Exam: Compulsory oral exam;
L’esame è orale. Il candidato dovrà rispondere a due o tre domande, sviluppandone i temi attraverso la discussione o lo svolgimento di brevi calcoli. Le prove d’esame durano in media circa sessanta minuti l’una.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Compulsory oral exam;
Examination is based on an oral exam. The student is required to answer 2-3 questions. He has to discuss the topics and might be required to make some simple calculations.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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