AEROACUSTICA L’insegnamento di Aeroacustica si colloca al secondo anno ed è parte dell'orientamento “Fluidodinamica”. 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. L'Aeroacustica fornisce queste teorie approssimate. Nel corso sono descritte le principali e più classiche teorie, 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 le descrizioni dei 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. 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. Allo studente è richiesto, in base alle conoscenze teoriche in suo possesso, di essere in grado di formulare le opportune approssimazioni per lo studio di un problema aeroacustico. Al termine dell'insegnamento 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 modificare le condizioni del problema per attenuare l'impatto sonoro. AERODINAMICA SPERIMENTALE Gli argomenti trattati in aula sono accompagnati nella maggior parte dei casi da attività in laboratorio finalizzate al consolidamento dei concetti fondamentali dell’indagine sperimentale, a rendere lo studente più confidente con la descrizione dei flussi di base ( getto, scia, strato limite, flusso attorno a profili alari) e consentire infine l'acquisizione di tecniche sperimentali. 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 dei flussi.

AEROACUSTICA EQUAZIONI FONDAMENTALI. Equazioni di Eulero linearizzate, equazione d'onda. (4 ore) PROPAGAZIONE IN UN MEZZO IN QUIETE. Densità di energia. Intensità acustica. Impedenza acustica specifica. Scale dei Decibels. Funzioni di Green. Radiazione da una sfera pulsante. Radiazione di un dipolo. Interferenza di onde acustiche. Teoria scalare della diffrazione di onde acustiche. Acustica geometrica. Sorgenti ed osservatori in moto. Effetto Doppler. (14 ore) RISONATORI. Risonanze acustiche. Risonatore di Helmholtz. Rumore di cavità. (4 ore) PROPAGAZIONE nei CONDOTTI. Analisi modale in condotti a sezione circolare e rattangolare. Impedenza di parete. Teoria di Tyler e Sofrin per l'interazione rotore-statore. (6 ore) TEORIE ANALOGICHE. Analogia aeroacustica di Lighthill. Rumore di un getto turbolento. Rumore generato dall’interazione tra un campo di moto fluido e un corpo solido. Formulazioni di Curle e Ffowcs Williams and Hawkings. Vortex Sound Theory. (10 ore) AEROACUSTICA NUMERICA. Introduzione ai metodi numerici per la simulazione di fenomeni aeroacustici. (18 ore) COMMUNITY NOISE. Frequency weighting ed SPL equivalenti. Annoyance noise. Sorgenti di rumore ambientale (urbano, industriale, trasporti). Aviation noise measurements.(4 ore) 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 e propagazione dell'errore. 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 esercitazione in aula, strettamente collegate alle lezioni, vertono su applicazioni della teoria svolta a lezione in forma di esercizi di calcolo durante le quali l’allievo viene esposto a problemi atti a sviluppare le capacità di applicare la teoria nel contesto dei problemi aeroacustici. Gli esercizi sono proposti in progressione didattica e richiedono l’uso di calcolatrici tascabili. Alcuni problemi sono sviluppati con l'utilizzo di programmi di calcolo nel laboratorio informatico. AERODINAMICA SPERIMENTALE Il corso prevede 40 ore di lezione in aula e 20 ore su attività di laboratorio. Le lezioni si articolano su diversi filoni che vedono lo studio di tecniche di misura, di complessità via via crescenti, delle grandezze fluidodinamiche tipicamente coinvolte in flussi a carattere prevalentemente aeronautico. Vengono quindi presentate le gallerie del vento e le strumentazioni tipiche per la sperimentazione in ambito aeronautico, automotive e ambientale. Si introduce l'argomento peculiare per la caratterizzazione delle misure quale è l'errore in una misura e soprattutto la sua propagazione in una catena di misura tipica. Infine è presentato l'argomento inerente alla trasferibilità dei risultati (similitudine fluidodinamica) derivanti da modelli in scala testati in galleria del vento e il vero. Chiude il corso un modulo sull'analisi dei dati. Le attività di laboratorio vedono preliminarmente l'introduzione delle tecniche di misura di crescente difficoltà, necessarie per le attività successive che vedono lo studio di flussi diffusi in ambito ingegneristico. A tal fine si studiano i flussi tipici del campo aeronautico, quali il getto, lo strato limite laminare e turbolento, il flusso nei condotti, il flusso attorno al profilo alare e la sua scia, il flusso attorno al corpo tozzo sfera, il fenomeno dello shedding. A questo insieme di attività si aggiungono eventualmente attività legate a specifici esprimenti attivati in laboratorio legati ad attività di ricerca o a collaborazioni con aziende utili per integrare le attività di base precedenti. Visite tecniche presso aziende con galleria del vento (Fiat, Pininfarina,Dallara )

AEROACUSTICA - Appunti del docente. -A. P. Dowling e J.J. FFowcs Williams, " Sound and Sources of Sound" , J. Wiley, 1983 AERODINAMICA SPERIMENTALE - R.J.Goldstein, "Fluid mechanics measurements" - Barlow, Rae, Pope, “ Low– speed wind tunnel testing “

Slides; Dispense; Esercitazioni di laboratorio; Strumenti di simulazione;

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale;

Exam: Compulsory oral exam; Individual essay;

... AEROACUSTICA L'esame orale verte su due domande, una riguardante la prima parte del corso (Acustica) ed una riguardante la seconda parte (Aeroacustica). AERODINAMICA SPERIMENTALE L'esame consiste in una verifica orale che si sviluppa sia sulla discussione di una o più esercitazioni svolte sulle attività di laboratorio e sia sugli argomenti svolti a lezione. La prima parte dell’esame ha l’obiettivo di accertare la capacità dello studente a saper affrontare, negli aspetti essenziali, lo studio di un fenomenologia fluidodinamica attraverso tecniche sperimentali. La seconda parte dell’esame è focalizzata sulla verifica delle conoscenze acquisite circa gli impianti di sperimentazione ( gallerie del vento ), le tecniche di misura, l’analisi dei dati e la valutazione delle incertezze di misura.

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.