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Fluidodinamica delle turbomacchine

02AYLMT

A.A. 2021/22

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Aerospaziale - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 40
Esercitazioni in aula 20
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Larocca Francesco     40 20 0 0 8
Collaboratori
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/06 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
2021/22
Il corso fornisce strumenti teorici e computazionali di base per l'analisi e il progetto di turbomacchine. Oggetto principale è lo studio del flusso attraverso schiere palettate, affrontato con diversi strumenti, che vanno dai bilanci di massa, energia e quantità di moto attraverso superfici di controllo, allo studio analitico, alle correlazioni di dati empirici, alle tecniche numeriche. La trattazione, rivolta al complesso delle turbomacchine, pone principalmente l'attenzione sul compressore assiale che è macchina esemplare per le problematiche fluidodinamiche poste dai moderni apparati propulsivi aeronautici.
Object of the course is the description of the main aspects related to the design and the analysis of aerospace propulsion components . It is primarily intended to the study of internal flows, to the description of the main analytical, empirical and computational tools needed for the aerodynamic analysis/design of such components. The attention is focused, on the one hand, to turbomachinery fluid dynamics, with particular attention to the axial compressor, and secondly, to techniques of numerical simulation of internal flows on inlets, nozzles and turbomachinery blade profiles.
Capacità di analisi e progetto di massima di schiere palettate per turbomacchine.
Capacity for analysis and preliminary design of turbomachinery blade rows. Capacity for critical interpretation of numerical simulations of internal motion in propulsion systems.
Termodinamica, meccanica e fluidodinamica di base. Fondamenti del calcolo differenziale e integrale. Calcolo numerico.
Thermodynamics, fluid mechanics. Elements of propulsion. Elements of numerical computation and programming.
Triangoli di velocità. Teoria impulsiva: forze agenti su una schiera di profili. Soluzione analitica per flusso potenziale. Caratteristiche sperimentali di schiere. Il fenomeno dello stallo. La correlazione di Howell: problemi di analisi e di progetto. Dati sperimentali NACA. Effetti legati alla comprimibilità: Mach critico, Mach massimo, choking, loro dipendenza dall'incidenza. Stadio di compressore assiale: fattore di carico, coefficiente di portata, grado di reazione. Evoluzione termodinamica di un gas attraverso uno stadio di compressore assiale. Effetto del grado di reazione sullo stallo in bassa e alta velocità. Studio quasi-3D -Equilibrio radiale: problema di progetto e di analisi. Criteri di svergolamento. Flussi secondari. Stallo rotante, pompaggio. Schiere investite da correnti supersoniche. Urti ed espansioni su bordi d'attacco e di uscita. - Correnti supersoniche assialmente subsoniche: l'incidenza unica.
Velocity triangles. Impulsive theory: forces acting on cascade profiles. Analytical solution for potential flow. Experimental features of cascade. The phenomenon of a stall. The Howell correlation: problems of analysis and design. NACA experimental data. Effects due to compressibility: critical Mach, maximum Mach, choking, their dependence on incidence. Compressor stage axial load factor, flow coefficient, degree of reaction. Thermodynamic evolution of a gas through a stage of an axial compressor. Effect of degree of reaction on the stall in low and high speed. Quasi-3D approximation. Radial equilibrium: design and analysis problems. Secondary flows. Rotating stall, surge. Supersonic flow: shocks and expansions at leading and trailing edges, unique incidence..
Nomenclatura dei profili in schiera. Esercizi numerici sulla teoria impulsiva. Valutazione analitica del flusso potenziale su una schiera di lamine piane. Valutazione degli effetti viscosi secondo la correlazione sperimentale di Howell. Dimensionamento di massima di un compressore assiale pluristadio. Progetto quasi 3D di uno stadio. Calcolo di un getto 2D supersonico. Calcolo delle condizioni di incidenza unica secondo il metodo di Levine.
Nomenclature of cascade. Analytical evaluation of potential flow in cascade of flat plates. Assessment of viscous effects according to the experimental correlation of Howell. Design of a multistage axial compressor. Quasi-3D design of a single compressor stage. 2D supersonic jet. Unique incidence according to the method of Levine.
a) Testo di riferimento per il corso: Il corso non prevede un testo che a cui l'intero corso faccia riferimento. Appunti e materiale didattico verranno forniti dal docente durante il corso. b) Per approfondimenti ed ulteriore consultazione: J. H. Horlock, Axial Flow Compressors, Butterworths Sc. Pubbl. London J. H. Horlock, Axial Flow Turbines, Butterworths Sc. Pubbl. London M.H.Vavra, Aero-thermodynamics and flow in turbomachines - Wiley, New York.
- Notes and teaching materials will be provided during the lectures. - J. H. Horlock, Axial FlowCompressors, Butterworths Sc. Pubbl. London - J. H. Horlock, Axial Flow Turbines, Butterworths Sc. Pubbl. London - M.H.Vavra, Aero- thermodynamics and flow in turbomachines - Wiley, New York.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;
Exam: Compulsory oral exam;
L'esame è orale, consiste in due o tre domande poste ad ogni candidato, sviluppate attraverso la discussione di argomenti affrontati durante le lezioni e le esercitazioni. Dura complessivamente circa mezza ora.
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;
The exams is oral. The candidates will be asked to discuss the topics covered during class and tutorials.
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.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;
L'esame è orale, consiste in due o tre domande poste ad ogni candidato, sviluppate attraverso la discussione di argomenti affrontati durante le lezioni e le esercitazioni. Dura complessivamente circa mezza ora.
Exam: Compulsory oral exam;
The exams is oral. The candidates will be asked to discuss the topics covered during class and tutorials.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;
L'esame è orale, consiste in due o tre domande poste ad ogni candidato, sviluppate attraverso la discussione di argomenti affrontati durante le lezioni e le esercitazioni. Dura complessivamente circa mezza ora.
Exam: Compulsory oral exam;
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