Il corso si propone di fornire agli studenti le nozioni di base della fluidodinamica del fluido non viscoso. Con riguardo al corso di studi nel quale è inquadrato, il corso tratta in modo particolare il problema della determinazione della distribuzione di pressione attorno a profili alari ed ali ad allungamento finito, nonché la determinazione delle forze e dei momenti risultanti, in moti subsonici e supersonici sia in condizioni stazionarie che in situazioni di moto non stazionario. Viene inoltre descritto il comportamento dei fluidi compressibili in condotti adiabatici a sezione variabile e nei getti.
Indicativamente il corso è articolato in circa 60 ore di lezione e 20 di esercitazioni.

Capacità di eseguire sia valutazioni delle forze aerodinamiche scambiate tra la corrente fluida ed il corpo immerso in essa, che l¿andamento del campo di moto fluido all¿interno di condotti a sezione variabile e nei getti.

Termofluidodinamica, Fondamenti del calcolo differenziale ed integrale.

1. PARTE INTRODUTTIVA. Proprietà dei fluidi, definizioni di continuo e fluido ideale. Classificazione dei moti fluidi. Compressibilità e moti incompressibili. Parametri adimensionali. Flussi attorno a corpi affusolati al variare dei parametri del moto. Forze e momenti agenti su profili alari ed ali e relativi coefficienti adimensionali.
2. RICHIAMI DI CALCOLO VETTORIALE E ANALISI. Campi scalari e vettoriali, Gradiente, divergenza, rotore. Teoremi di Green e Stokes.
3. DESCRIZIONE DEL MOTO FLUIDO. Descrizione lagrangiana ed euleriana. Moti stazionari e non stazionari. Linee di corrente, tubi di flusso. Derivata locale e lagrangiana.
4. EQUAZIONI FONDAMENTALI PER UN FLUIDO IDEALE. Bilanci di conservazione della massa, della quantità di moto e dell¿energia. Formulazione integrale e differenziale. Equazione dell¿entropia. Legge dei gas perfetti. Condizioni al contorno. Circuitazione e vorticità. Equazioni di Eulero e loro integrazione in condizioni particolari, teorema di Bernoulli, teorema di Lagrange-Thomson. Trasformazioni isentropiche e grandezze di arresto.
5. FLUSSI STAZIONARI BIDIMENSIONALI ED IRROTAZIONALI. Funzione di corrente e potenziale. Esempi di campi semplici e composti. Campo di moto attorno a cilindro circolare. Paradosso di D¿Alembert e teorema di Kutta-Joukowski. Cenni di teoria delle variabili di funzione complessa e sulle trasformazioni conformi. Potenziale complesso e velocità complessa. Trasformazione di Kutta-Joukowski. Teoria delle piccole perturbazioni: calcolo della distribuzione di pressione per un profilo sottile. Cenni sul metodo dei pannelli
6. FLUSSI STAZIONARI TRIDIMENSIONALI ED IRROTAZIONALI. Sistemi vorticosi, teoremi di Helmholtz, legge di Biot-Savart. Ala finita secondo lo schema del segmento portante. Schema di Prandtl: equazione integrodifferenziale di Prandtl, calcolo di portanza e resistenza indotta, ala con distribuzione ellittica di portanza, soluzione generale per ala in condizioni di volo simmetriche.
7. FLUSSI NON STAZIONARI INCOMPRESSIBILI ED IRROTAZIONALI. Potenziale delle accelerazioni. Campo di moto non stazionario attorno ad un cilindro. Moti non stazionari attorno ad una lamina piana ed a profili sottili. Cenni sui campi di moto non stazionari tridimensionali: ali ad allungamento finito.
8. FLUSSI STAZIONARI COMPRESSIBILI. Relazione fra velocità del fluido e sezione del tubo di flusso. Equazione di Monge-Ampere per il potenziale e sua linearizzazione. Correzione di Prandtl-Glauert per profili sottili e ali. Numero di Mach critico e profili alari supercritici.
9. FLUSSI STAZIONARI SUPERSONICI. Metodo delle caratteristiche. Teoria linearizzata per moti supersonici: espansioni e compressioni, profili sottili, getti. Teoria esatta: espansione di Prandtl-Meyer, piano odografico, onda d¿urto retta e relazioni di Rankine-Hugoniot, urti rettilinei obliqui, polare dell¿urto, interazioni fra espansioni ed onde d¿urto. Studio in teoria esatta di getti piani e profili alari. Studio di un ugello di De Laval per diverse condizioni della pressione a monte e a valle.
10. FLUSSI NON STAZIONARI IN MOTO COMPRESSIBILE. Equazione delle onde e soluzioni elementari in un fluido a riposo. Campi elementari in un fluido in moto. Cenni sullo studio di profili sottili in correnti compressibili non stazionarie.

Applicazioni della teoria svolta a lezione verranno sviluppate durante le esercitazioni in forma di esercizi di calcolo.
In particolare si eseguiranno calcoli di campi di moto nel caso di flusso bidimensionale stazionario: determinazione delle funzioni di corrente e potenziale per campi semplici e composti, calcolo delle pressioni attorno ad un cilindro circolare con o senza circuitazione, calcolo dell¿incidenza ideale e dell¿incidenza di portanza nulla per profili sottili. Flusso tridimensionale stazionario: calcolo delle caratteristiche di ala ad allungamento finito e confronto con l¿ala ellittica.
Studio in teoria linearizzata di getti supersonici e di profili alari. Calcolo di portanza e resistenza d¿onda.
Espansione di Prandtl-Meyer: calcolo di velocità , pressione e temperatura.
Calcoli riguardanti onde d¿urto rette ed oblique: aumento di pressione, di densità, di temperatura; diminuzione di velocità e pressione di arresto.
Studio numerico di un ugello di De Laval per fluido compressibile e per diverse condizioni di pressione a monte e a valle; caso omoentropico e caso con onda d¿urto di ricompressione.

a) Testi di riferimento per il corso:
Appunti del corso.
R.Arina & F. Quori, Esercizi di Aerodinamica (seconda edizione), Levrotto & Bella, Torino 2003.

b) Per approfondimenti ed ulteriore consultazione:
F. Quori, Aerodinamica (seconda edizione), Levrotto & Bella, Torino 1998.

E¿ prevista una prova scritta consistente nella risoluzione numerica di problemi di aerodinamica, integrata da una prova orale consistente in una serie di domande a cui il candidato dovrà rispondere per iscritto.