Con questo insegnamento s'intendono fornire i fondamenti di termodinamica della combustione, della dinamica dei flussi reagenti e della gasdinamica delle macchine a fluido, presentando le metodologie per la loro analisi sperimentale e modellazione. Particolare attenzione viene dedicata alle loro applicazioni alla progettazione dei motori a combustione interna e delle turbine a gas ad alta efficienza. Si tratta di temi alla base del movimento di qualunque veicolo, velivolo o natante nonché per impianti meccanici, eventualmente con il motore termico affiancato da un motore elettrico - non oggetto di questo insegnamento - oppure ad esso integrato o ancora come riserva in caso assenza di rete o anomalie su impianti meccanici e di trasporto; al contempo può trattarsi di motori e turbine per la generazione di potenza a monte di un processo d produzione di energia che usi, a valle, corrente elettrica.

Capacità di eseguire valutazioni preliminari di parametri termodinamici in flussi reagenti, con particolare riferimento ai parametri di combustione, di impostare bilanci energetici, valutare i parametri caratteristici delle prestazioni e i rendimenti di sistemi energetici a combustione e di impiegare metodologie di fluidodinamica computazionale per la loro progettazione.

Conoscenze dei principi della termofluidodinamica-energetica, dei sistemi di conversione dell'energia e della chimica di base. Conoscenza dei principi di funzionamento delle macchine a fluido e dei loro componenti e sottosistemi, con particolare riferimento ai sistemi di alimentazione dell'aria e del combustibile ed al sistema di combustione. Sono considerati pre-requisiti le frequenze degli insegnamenti di Macchine, Propulsori termici e Controllo delle emissioni di inquinanti.

Introduzione al corso. Prospettive energetiche, ambientali e tecnologiche nel settore dei trasporti e della produzione di energia. Caratteristiche fondamentali del moto turbolento: scale temporali e spaziali caratteristiche, media ‘alla Reynolds’ delle equazioni del moto. Generalizzazione al caso dei motori a c.i. in presenza di variabilità ciclica. Introduzione alla Modellazione delle Macchine e della Turbolenza. Combustione premiscelata turbolenta. Velocità di combustione laminare; scale del processo di combustione, interazione fiamma-turbolenza. Modelli di diagnostica della combustione e modelli predittivi per la combustione in motori innovativi. Elementi di gasdinamica ed applicazione ai sistemi energetici. Fondamenti di Combustione nelle Turbine a Gas. Abbattimento delle emissioni da turbine a gas

LABORATORI Tecniche per lo sviluppo di modello 0D/1D in motori a combustione interna, con utilizzo codice commerciale GT-Power. 6 ore presso LAIB . Analisi CFD con codice commerciale CONVERGE: applicazione relativa all'aerodinamica esterna e moto della carica nel cilindro di un motore a c.i. 6 ore presso LAIB.

Il materiale didattico verrà fornito dal docente a lezione e sarà disponibile in formato pdf sul portale della didattica. Testi per la consultazione e l'approfondimento: Heywood, J.B. “Internal Combustion Engine Fundamentals”, McGraw Hill, 2nd edition, 2018. Lefebvre AH and Ballal DR "GAS Turbine Combustion" 3rd ed., CRC press, London, 2010.

Slides; Dispense; Video lezioni dell’anno corrente;

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

Exam: Compulsory oral exam;

... L’esame consiste in una prova orale finalizzata all'accertamento e verifica del raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi (descritti in dettaglio nel riquadro specifico di questa scheda). La prova orale generalmente consiste di due domande, relative alle tematiche discusse a lezione, esercitazione e/o laboratori (vedi descrizione tematiche nei riquadri Programma e Organizzazione dell'insegnamento). Se necessario ai fini dell'accertamento e verifica, potranno essere poste domande addizionali. Le prove d’esame durano in media circa novanta minuti l’una. In casi specifici identificati ed autorizzati dal docente, e sempre sotto la supervisione diretta di quest'ultimo, è possibile consultare il materiale didattico durante lo svolgimento della prova orale.

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.