Il modulo si propone di fornire agli allievi specialmente a quelli che hanno seguito l'orientamento propulsori, e conoscenze di base sulle tecniche di fluidodinamica computazionale per la modellistica e l'analisi numerica dei processi termofluidodinamici in componenti e sistemi di propulsori a combustione interna, con particolare riferimento a:
-modelli numerici di moti ondosi e di propagazione di discontinuitą in un fluido; linee caratteristiche; equazioni del moto di Eulero; leggi di conservazione ed applicazioni a condotti di aspirazione, scarico e a camere di combustione;
-tecniche di discretizzazione numerica delle leggi del moto dei fluidi, loro proprietą e metodi risolutivi.

Conoscenza dei principali metodi di fluidodinamica computazionale e capacitą di impostare un modello matematico, anche con l'utilizzazione di librerie di codici commerciali, per l'analisi del comportamento termofluidodinamico e la scelta di parametri costruttivi di componenti motoristici, con particolare riferimento a sistemi di ricambio della carica e di alimentazione del combustibile. Competenze per la valutazione di codici commerciali di fluidodinamica numerica e per l'analisi critica dei relativi risultati.

Sono necessarie le conoscenze di base relative all'architettura del motore e delle caratteristiche funzionali e di controllo nelle configurazioni per trazione leggera e pesante

Modelli analitici per l'analisi del comportamento termofluidodinamico di componenti e sistemi del propulsore
-Equazione modello di convezione lineare, equazioni dell'onda e del calore; equazioni modello di convezione non lineare per fluidi ideali e viscosi; analisi della propagazione lineare e non lineare di moti ondosi e di discontinuitą in un fluido.
-Equazioni di Eulero del moto unidimensionale di un fluido in un condotto; attrito a parete; forma conservativa e non conservativa delle equazioni del moto e loro significato fisico; variabili e linee caratteristiche; autovalori e velocitą di propagazione di perturbazioni finite. Leggi di conservazione in fluidodinamica; formulazione differenziale; condizioni al contorno; applicazioni a condotti di aspirazione, scarico e a camere di combustione.
Metodi numerici per la soluzione di problemi di fluidodinamica in campo motoristico
-Tecniche di discretizzazione alle differenze finite e di integrazione numerica 'time marching' delle equazioni di conservazione per moti non stazionari in condotti: schemi espliciti e impliciti; grado di accuratezza di uno schema; esempi e metodi per ottenere equazioni alle differenze finite; consistenza ed equazione modificata per schemi del primo e del secondo ordine; condizione di 'stabilitą' numerica; esempi applicativi.
-Metodi ai volumi finiti: flusso numerico per equazioni di convezione e diffusione; metodi di Lax-Friedrichs e di Lax-Wendroff a due passi; metodi 'upwind'; schema di Godunov; schema FORCE (First ORder CEntered); schema SLIC (Slope LImiter Centered); metodi numerici ad alta risoluzione.
-Applicazioni alla simulazione numerica di: fenomeni fluidodinamici nonstazionari in apparati di aspirazione e scarico e in sistemi di iniezione; propagazione di onde di pressione, onde d'urto ed onde di rarefazione in condotti; simulazione numerica della sovralimentazione mediante onde di pressione.

Gli allievi svolgeranno in aula esercizi numerici applicativi dei concetti impartiti a lezione. Sono previste esercitazioni sperimentali al calcolatore che prevedono l'impiego di codici, proprietari e commerciali, per la simulazione numerica zero-dimensionale, mono e pluridimensionale di processi nel motore e suoi apparati. Gli allievi inoltre svolgeranno esperienze di laboratorio sull'analisi delle onde di pressione in condotti di motori ad accensione comandata a benzina e a gas naturale.

Il materiale didattico impiegato durante le lezioni ed esercitazioni costituito da appunti, diagrammi e schemi sarą reso disponibile agli studenti in copia cartacea oppure su supporto informatico. Per approfondimenti di argomenti specifici sono consigliati:
-R.J. Leveque, 'Finite Volume Methods for Hyperbolic Problems', Cambridge University Press, N.Y., 2002.
-J.C. Tannehill, D.A. Anderson, , R.H. Pletcher, 'Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer', second edition, McGraw-Hill, N.Y., 1997
-C. Hirsch, 'Numerical Computation of Internal and External Flows' Vol. 1: Fundamentals of Numerical Discretization, John Wiley & Sons,
-Eleuterio F. Toro 'Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics', Springer-Verlag, Berlin, 1997
-A.E. Catania, A. Ferrari, M. Manno, 'Development and Application of a Complete Multijet Common-Rail Injection System Mathematical Model for Hydrodynamic Analysis and Diagnostics', ASME Paper ICES2005-1018, 2005.
-A.E. Catania, A. Ferrari, M. Manno, E. Spessa, 'A Comprehensive Thermodynamic Approach to Acoustic Cavitation Simulation in High-Pressure Injection Systems by a Conservative homogeneous Two-Phase Barotropic Flow Model', ASME Transactions, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Vol 128, pp.434-445, 2006.

L'esame si basa sulla valutazione delle esercitazioni svolte e su una prova orale relativa ai contenuti delle lezioni svolte.