AEROACUSTICA L’insegnamento si colloca al secondo anno ed è parte dell'orientamento “Aerogasdinamica”. L'Aeroacustica è la parte della Meccanica dei Fluidi che studia la generazione del rumore: corpi in vibrazione, regioni di flusso turbolento, il mescolamento di flussi a temperature differenti ed altri fenomeni non stazionari generano fluttuazioni della pressione che propagano in un fluido reale come suono. A causa della non linearità delle equazioni del moto, è arduo valutare la produzione del suono da parte della corrente fluida, in quanto la produzione sonora interessa solo una piccolissima frazione dell'energia totale. Il fatto che il campo sonoro possa essere interpretato come una piccola perturbazione del flusso consente soluzioni approssimate del problema. Nel corso di Aeroacustica, dopo un’introduzione all’Acustica, sono descritte le principali e più classiche teorie approssimate, quali la teoria di Lighthill e la teoria del vortex sound. Gli sviluppi più moderni si basano largamente sui metodi numerici. Questo fatto si riflette nel corso dove si introducono i metodi numerici più importanti attualmente impiegati nella comunità aeroacustica per lo studio del rumore emesso dalle turbomacchine, il rumore associato alle strutture aeronautiche, il rumore interno. Durante le esercitazioni si introduce l'uso per le applicazioni aeroacustiche del programma di calcolo scientifico MATLAB. AERODINAMICA SPERIMENTALE L’insegnamento di Aerodinamica sperimentale si propone come finalità l'acquisizione da parte dello studente delle conoscenze necessarie per affrontare sperimentalmente lo studio di problemi di carattere fluidodinamico. In particolare gli specifici obiettivi del corso sono incentrati sulla conoscenza delle tecniche di misura, delle gallerie del vento, della strumentazione e del trattamento dei dati di galleria.

AEROACUSTICA Al termine del corso l'allievo dovrà essere in grado di analizzare i problemi aeroacustici tipici del progetto aeronautico. In base alle conoscenze teoriche acquisite, l’allievo sarà in grado sia di formulare le opportune approssimazioni per lo studio di un problema aeroacustico. L'allievo sarà inoltre in grado di estrarre le sorgenti acustiche da una simulazione numerica di un determinato problema fluidodinamico e quindi eseguire il calcolo aeroacustico e definire l'impatto acustico del problema in esame. AERODINAMICA SPERIMENTALE Gli argomenti trattati in aula sono accompagnati in molti casi da attività in laboratorio finalizzate al consolidamento dei concetti fondamentali dell’indagine sperimentale e a rendere lo studente più confidente con la descrizione dei flussi di base ( getto, scia, strato limite, flusso attorno a profili alari). Lo studente dovrebbe essere in grado di utilizzare le tecniche di misura, di studiare i flussi di base, e di conoscere il funzionamento delle gallerie del vento e in particolare di quelle subsoniche presenti in laboratorio. In due momenti del corso gli studenti sono chiamati a discutere i risultati delle attività di laboratorio che consente loro di interagire e di sviluppare capacità di comunicazione.

AEROACUSTICA Sono richieste conoscenze di carattere matematico (fondamenti di calcolo differenziale e integrale, teoria delle equazioni a derivate parziali, metodi numerici) e fisico (aerodinamica e gasdinamica). AERODINAMICA SPERIMENTALE Lo studente deve aver acquisito i fondamentali della Fluidodinamica come la familiarità con la fenomenologia dei flussi di base, la conoscenza delle equazioni fondamentali di governo dei flussi, e l’impiego degli strumenti essenziali di calcolo delle proprietà di base dei flussi.

AEROACUSTICA EQUAZIONI FONDAMENTALI DELLA MECCANICA DEI FLUIDI (1.5 ore). Leggi di conservazione. Conservazione della massa, quantità di moto ed energia. Equazioni di Navier-Stokes ed Eulero. Relazioni termodinamiche. CAMPO ACUSTICO: PROPRIETÀ ED EQUAZIONI (6 ore). Caratteristiche del suono ed ordini di grandezza. Equazioni linearizzate. Proprietà delle onde acustiche. Energia ed intensità acustiche. Formulazione in frequenza. Parametri adimensionali e compattezza. CAMPO ACUSTICO LIBERO (3 ore). Soluzioni onda piana ed onda sferica. ONDE INCIDENTI SU UNA SUPERFICIE PIANA DI DISCONTINUITÀ (7.5 ore). Trasmissione ortogonale tra due mezzi acustici. Rifrazione di un’onda obliqua tra due mezzi acustici. Onda obliqua incidente su una parete flessibile. PROPAGAZIONE DI ONDE ACUSTICHE NEI CONDOTTI (12 ore). Modi acustici di condotto. Propagazione onde piane in un condotto a sezione variabile. Propagazione di onde piane nei tubi con variazione improvvisa di area. Camera di espansione. Risuonatori. Risuonatore di Helmholtz. SORGENTI SONORE (9 ore). Radiazione acustica di una sfera pulsante e di una sfera rigida oscillante. Monopolo e dipolo acustici. Funzione di Green di campo libero. Quadrupolo acustico. Approssimazione di campo lontano. SOLUZIONE INTEGRALE DELL’EQUAZIONE D’ONDA (6 ore). Funzione di Green dell’equazione d’onda. Soluzione integrale in un dominio fisso e sorgente fissa. Soluzione integrale in un dominio mobile e sorgente fissa. SORGENTI SONORE IN MOVIMENTO (3 ore). Sorgente puntiforme in movimento in uno spazio illimitato. Sorgenti fluidodinamiche in movimento. TEORIE ANALOGICHE (9 ore). Analogia aeroacustica di Lighthill. Rumore di un getto turbolento. Rumore generato dall’interazione tra un campo di moto fluido e un corpo immerso. Formulazione di Curle. Formulazione di Ffowcs Williams e Hawkings. Vortex Sound Theory. AEROACUSTICA NUMERICA (3 ore). Introduzione ai metodi numerici per la simulazione di fenomeni aeroacustici. AERODINAMICA SPERIMENTALE Tecniche pneumatiche: misura della pressione totale e statica media in flussi incompressibili e compressibili - valutazione di forze a partire da misura di pressione superficiale e di scia - misura del vettore velocità media - misura dello sforzo di attrito medio. Misura della pressione fluttuante. Esempi di misure in campo aeronautico. Manometri e trasduttori di pressione. Tecnica ottica ( Optical Pressure Measurement ) per la misura di campi di pressione attorno a corpi. Anemometria a filo caldo per la misura delle fluttuazioni di velocità. Sonde tipiche per la misura. Anemometria a filo caldo per la misura dello sforzo di attrito a parete in flussi 2D e 3D. Sonde tipiche per la misura. Esempi di applicazione della tecnica. Anemometria ottica per la misura puntiforme del vettore velocità : tecnica Laser Doppler. Anemometria ottica per la misura di campi planari istantanei di velocità: Digital Particle Image Velocimetry. Esempi di applicazione delle tecniche allo studio di campi di moto. Tecniche per la visualizzazione qualitativa dei flussi. Esempi di applicazione delle varie tecniche. Acquisizione di dati. Analisi del segnale. Similitudine fluidodinamica. Errori di misura nella valutazione di grandezze fluidodinamiche. Gallerie del vento subsoniche per l’impiego in campo aeronautico. Gallerie del vento per l’impiego nel campo automobilistico e cenni sull’aerodinamica dell’auto. Gallerie del vento per l’impiego nel campo della fluidodinamica ambientale. Cenni sul vento atmosferico e sulla simulazione in galleria del vento. Esempi di studi nelle gallerie del vento. Gallerie transoniche, supersoniche e ipersoniche. Bilance aerodinamiche per la misura di forze e momenti in galleria del vento. Metodologia di sperimentazione: velocità di riferimento in camera di prova, interferenza dei supporti e delle pareti, allineamenti del modello in camera di prova, effetti del numero di Reynolds, effetti della turbolenza della vena, correzione dei dati di galleria.

AEROACUSTICA Le lezioni di teoria (40 ore) e le esercitazioni (20 ore) sono alternate in modo coordinato. Le esercitazioni in aula vertono su applicazioni della teoria svolta a lezione in forma di esercizi di calcolo. All’allievo vengono presentati problemi atti a sviluppare le capacità di applicare la teoria nel contesto dei problemi aeroacustici e sviluppare le competenze attese. Gli esercizi sono proposti in progressione didattica. Parte dei calcoli svolti durante le esercitazioni saranno eseguiti utilizzando il software MATLAB fornendo le indicazioni necessarie per redigere i relativi programmi di calcolo. AERODINAMICA SPERIMENTALE Risposta direzionale di un tubo di Pitot. Calibrazione di un trasduttore di pressione. Campo di moto di un getto : misura dei profili di velocità a diverse distanze dall’orifizio e al variare della portata. Distribuzione di pressione lungo un condotto al variare del numero di Reynolds. Distribuzione di pressione attorno al profilo alare Naca0015 al variare dell’incidenza e del numero di Reynolds. Valutazione dei coefficienti aerodinamici Cl e Cm del profilo Naca0015 a partire dai dati sperimentali. Analisi della scia del profilo Naca0015: misura della distribuzione di pressione totale nella scia al variare dell’incidenza e del numero di Reynolds. Valutazione del coefficiente di resistenza a partire dalle misure di scia: applicazione del teorema della variazione della quantità di moto. Calibrazione di una sonda a filo caldo : taratura in velocità e risposta direzionale. Caratterizzazione della turbolenza di un getto : misura dell’intensità turbolenta al variare della distanza dall’orifizio. Misura di profili di velocità in uno strato limite turbolento su una placca piana. Voterx shedding dal cilindro mediante sonda a filo caldo :determinazione della legge Strouhal-Reynolds [ 22h ]. Visite tecniche : galleria del vento Alenia e galleria del vento Fiat e / o galleria Pininfarina (4h)

AEROACUSTICA Poiché parte di questo insegnamento è una particolare sintesi di molti aspetti dell'acustica e dell'aeroacustica, è stato preparato materiale didattico apposito in quanto non esistono testi didattici specifici. Nel materiale fornito si fa riferimento a testi specialistici per approfondimenti. Lezioni: appunti del corso forniti dal docente e messi a disposizione agli studenti iscritti all’insegnamento sul portale della didattica. Esercitazioni: testi dei problemi proposti, con le tracce per la soluzione, e relativi codici MATLAB messi a disposizione agli studenti iscritti all’insegnamento sul portale della didattica. AERODINAMICA SPERIMENTALE - R.J.Goldstein, "Fluid mechanics measurements" - Barlow, Rae, Pope, “ Low– speed wind tunnel testing “

Modalità di esame: Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti;

AEROACUSTICA L’esame finale accerta l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese. Al fine di verificare il raggiungimento degli obiettivi di apprendimento, e quindi l’acquisizione delle conoscenze e delle capacità di applicarle, la verifica si compone in una prova scritta composta da due domande di teoria riguardanti gli argomenti svolti a lezione e da quattro esercizi d calcolo riguardanti i problemi svolti nelle esercitazioni. Le sei domande hanno uguale peso. Durante la prova è consentivo l'uso degli appunti del corso.

Modalità di esame: Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti;

AEROACUSTICA L’esame finale accerta l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese. Al fine di verificare il raggiungimento degli obiettivi di apprendimento, e quindi l’acquisizione delle conoscenze e delle capacità di applicarle, la verifica si compone in una prova scritta composta da due domande di teoria riguardanti gli argomenti svolti a lezione e da quattro esercizi d calcolo riguardanti i problemi svolti nelle esercitazioni. Le sei domande hanno uguale peso. Durante la prova è consentivo l'uso degli appunti del corso.