Premessa Questo insegnamento è di tipo interdisciplinare nell'ambito delle materie ingegneristiche che presentano applicazioni di meccanica dei fluidi. Oltre all'ingegneria aerospaziale, i corsi di laurea magistrale potenzialmente interessati possono essere: l'ingegneria meccanica, l'idraulica, l'ambientale, l'energetica, la fisica, la matematica, le telecomunicazioni ed il remote sensing. L'insegnameto si rivolge anche agli studenti che abbiano interesse a seguire nel loro futuro un percorso lavorativo all'interno delle agenzie spaziali internazionali. Introduzione. Lo studio della stabilita' idrodinamica e' fondamentale in molti contesti, a partire dal progetto ingegneristico sino alla geofisica, alla meteorologia, alla scienza dello spazio ed all'astrofisica. In questo corso si presentano in modo molto semplice, finalizzato alla comprensione generale dei concetti e delle fenomenologie, gli aspetti classici e quelli piu' recenti (teoria non modale) della stabilita' idrodinamica applicata a semplici problemi fisici e relative configurazioni geomentriche (flussi confinati da pareti e flussi liberi). Questo include gli effetti associati alla comprimibilita' ed inoltre alcuni cenni a flussi specifici della geofisica e dell'eliosfera.

Conoscenza dei principi fondamentali dell'instabilità idrodinamica nei flussi di taglio, liberi e di parete con estensione alle configurazioni di moto comprimibile. Conoscenza dei principali metodi di indagine e di analisi numerica e di laboratorio. Conoscenza di: a - principi fondamentali della fisica del plasma, disciplina che trova applicazione sia nel campo del'energetica, dell'ingegneria dello spazio, del trattamento dei materiali, della disinfezione di tessuti e oggetti, della saldatura (ad esempio fusione termonucleare controllata, protezione sonde e stazioni spaziali dal vento solare e dai raggi cosmici, dispositivi di tipo medicale e odontoiatrico, processi di saldatura); b - dei possibili schemi di descrizione teorica dei plasmi; c - elementi di magnetoidrodinamica, con particolare riguardo alla teoria delle onde e delle instabilità.

Materie propedeutiche: analisi matematica I e II, geometria, fisica I e II, ed almeno un insegnamento di base di meccanica dei fluidi, vedi ad esempio: gasdinamica, aerodinamica, meccanica dei fluidi, fluidodinamica

Contenuti i - Introduzione. Concetti base, Trattazione classica, modale, Dinamica Transitoria (problema ai valori iniziali), Comportamento asintotico, Ruolo della viscosita'. (6 ore) ii - Stabilita' temporale di flussi viscosi incomprimibili. Flussi di parete: canale e strato limite. Flussi liberi. Spettri degli autovalori, spettri discreti e spettri continui. Esercizi in aula. (13.5 ore) iii- Stabilita' dei flussi comprimibili. Introduzione. Strati di taglio comprimibili: flusso base e fluttuazioni inviscide. Stabilita' lineare. Strato vorticoso comprimibile. Strato limite comprimibile: flusso medio, instabilita' rispetto alle perturbazioni non-viscose, fluttuazioni viscose. Esercizi in aula. (13.5 ore) iv - Cenni all'instabilita' geofisica. Proprieta' generali. Flussi stratificati, Effetti associati alla rotazione. Esempi presenti nell'atmosfera terrestre. Esercizi in aula. (6 ore) v - Descrizione classica di un plasma, parametri caratteristici deiplasmi, la lunghezza di Debye. Descrizione cinetica dei plasmi. L’equazione di Vlasov. (3 ore) vi - Modelli fluidi per il moto di un plasma: il caso dei gas neutri, modello ad un fluido, modello a due fluidi. Cenni alle equazioni della magnetoidrodinamica: la pressione magnetica, la forma conservativadelle equazioni della magnetoidrodinamica (6 ore) vii - Stati di equilibrio dei plasmi ideali. Stabilita' lineare degliequilibri in magnetoidrodinamica ideale: Instabilita' in presenza di gravita': Instabilita' di Rayleigh-Taylor: B0 = 0, - Instabilita' di Kruskal-Shafranov: B0 ≠ 0, - Instabilita' di Parker, - Instabilita' in presenza di flussi diplasma: l’instabilita' di Kelvin - Helmoltz. Esempi entro l'eliosfera. vento solare, spirale di Parker, interazione tra vento solare e mezzo interstellare (12 ore)

6 CFU, 60 ore (50 ore circa di lezione e 10 ore di esercitazioni in aula).

- W.O.Criminale, T.L.Jackson and R.D.Joslin. Theory and Computation in Hydrodynamic Stability, Cambridge Monographs on Mechanics(2012). - C. Chiuderi e M. Velli. Fisica del plasma. Fondamenti e Applicazioni Astrofisiche. Springer (2011). - P.G. Drazin and W H Reid, Hydrodynamic Stability, Cambridge Monographs (1984)

Libro di testo; Esercitazioni di laboratorio; Materiale multimediale ; Strumenti di simulazione;

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... Prova scritta che consiste in 10 domande aperte, di cui 5 dedicate alla stabilità idrodinamica nei fluidi e le altre 5 relative ai fondamenti sui plasmi. Ciascuna domanda è valutata da 0 a 3 punti su un totale di 30 punti assegnati con la prova scritta. Durata della prova scritta: un’ora Possibilità di uso di materiale didattico (libri, appunti, ...) durante la prova scritta: NO

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.