L'insegnamento è focalizzato sulla simulazione numerica del flusso all'interno dei sistemi propulsivi aerospaziali. Formalmente strutturato in lezioni ed esercitazioni, esso è organizzato in maniera da far acquisire agli allievi i fondamenti delle tecniche di calcolo di campi fluidodinamici per mezzo di immediate applicazioni numeriche delle nozioni teoriche impartite. Durante le esercitazioni gli studenti svilupperanno un codice di calcolo CFD atto a risolvere le equazioni di Eulero che applicheranno a problemi fluidodinamici di interesse propulsivo in maniera da acquisire esperienza e capacità critiche di valutazione dei risultati. In seguito effettueranno delle esperienze di simulazione di flussi turbolenti con approccio RANS mediante software commerciale andando a confrontare i risultati ottenuti con i due approcci e valutando eventuali discrepanze rispetto ai dati sperimentali disponibili in letteratura. Infine verrà impostato un problema di ottimizzazione di forma multiobiettivo di interesse propulsionistico.

Al termine dell’insegnamento gli studenti saranno in grado di: - identificare la tipologia di modello più adatto per il problema in esame - determinare quante e quali condizioni al contorno sono necessarie - scegliere il metodo numerico di simulazione più appropriato - stabilire il tipo di griglia di calcolo necessario e valutarne la qualità - valutare in maniera critica i risultati ottenuti anche mediante degli indicatori quantitativi

Termodinamica e Fluidodinamica di base. Fondamenti della propulsione. Fondamenti di calcolo numerico e programmazione.

- Richiami di fluidodinamica del flusso comprimibile,viscoso e reagente. - Equazioni alle derivate parziali iperboliche, paraboliche ed ellittiche: implicazioni fisiche e numeriche. - Metodi alle differenze finite, metodi ai volumi finiti, metodi agli elementi finiti. - Integrazione nel tempo con tecniche esplicite e implicite. - Generazione di griglie di calcolo. - Modelli RANS/LES per flussi turbolenti. - Problematiche relative alla simulazione di flussi in prese d' aria, ugelli, combustori e schiere di palettature. - Valutazione critica dei risultati numerici. - Introduzione all'ottimizzazione di forma.

L’insegnamento è strutturato in: - 35 ore di lezione in aula, mirate allo sviluppo di conoscenze relative ai modelli fisici disponibili, alle principali tecniche di discretizzazione e alle peculiarità tipiche dei flussi nei sistemi propulsivi aerospaziali. - 25 ore di esercitazione in laboratorio mirate a stimolare l’abilità di applicare le conoscenze acquisite mediante lo sviluppo e l'utilizzo di un codice di simulazione CFD semplificato e di un software CFD commerciale. Gli studenti avranno modo di acquisire esperienza pratica nelle problematiche di generazione della griglia e di gestione della simulazione. L'attività di sviluppo del codice permetterà di rendere evidenti le implicazioni pratiche delle conoscenze teoriche acquisite. Infine verrà impostato lo studio di un problema di ottimizzazione di forma multi-obiettivo su un caso di interesse propulsionistico.

- J. Blazek. Computational Fluid Dynamics: Principles and Applications, Butterworth-Heinemann (2015) - R.J. LeVeque, Numerical Methods for Conservation Laws, Birkhauser -M.J. Zucrow,J.D. Hoffman: Gas Dynamics, John Wiley & Sons -C. Hirsch: Numerical Computation of internal and external flows, John Wiley & Sons

Esercitazioni di laboratorio; Strumenti di simulazione;

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo;

Exam: Compulsory oral exam; Group essay;

... L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale dell'insegnamento e la capacità di applicare la teoria ed i relativi metodi di calcolo alla simulazione numerica di flussi nell'ambito della propulsione aerospaziale. L'esame consiste in una prova orale della durata di circa mezz'ora in cui verranno discussi due argomenti di teoria (ogni argomento vale massimo 10 punti) e si chiederà allo studente di illustrare e spiegare il contenuto della relazione relativa alle esercitazioni (massimo 10 punti). Nella discussione della parte teorica si verificherà la comprensione degli schemi numerici discussi a lezione e la comprensione delle proprietà (e delle limitazioni) dei modelli fisici discussi durante il corso. Nella discussione della relazione relative alle esercitazioni si verificherà la capacità di valutare in maniera critica i risultati di una simulazione CFD e la comprensione delle procedure utilizzate per ottenerli. La relazione deve essere presentata all'esame per essere discussa e può essere svolta in gruppo: il contributo del singolo studente verrà valutato in base alla sua capacità di rispondere ai quesiti relativi al lavoro svolto.

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.