L’aeroacustica è una branca avanzata dell’ingegneria che studia i meccanismi di generazione, propagazione e controllo del rumore prodotto da flussi aerodinamici. Questo corso, rivolto a studenti al secondo anno della laurea magistrale, approfondisce i fondamenti teorici e gli strumenti analitici e numerici necessari per comprendere e modellare i fenomeni acustici in ambito aerodinamico. Attraverso un approccio integrato tra fluidodinamica computazionale (CFD), teoria delle onde acustiche e tecniche sperimentali, il corso prepara gli studenti ad affrontare problematiche reali legate al rumore generato da velivoli, turbine, droni e altri sistemi propulsivi. Particolare attenzione sarà dedicata alle tecniche di mitigazione del rumore e alle normative internazionali in ambito aeroacustico. Il percorso formativo include: Analisi delle sorgenti di rumore aerodinamico (jet, pale, scie, ecc.), Equazioni di Lighthill e analogie acustiche, Metodi numerici per la simulazione aeroacustica, Applicazioni industriali e casi studio. Il corso è pensato per fornire competenze avanzate utili sia in ambito accademico che industriale, con possibilità di partecipare a progetti di ricerca e sviluppo in collaborazione con aziende del settore aerospaziale.

Al termine del corso, lo studente/la studentessa sarà in grado di: - Identificare e classificare le principali sorgenti di rumore aerodinamico in diversi sistemi ingegneristici - Applicare modelli teorici e analogie acustiche per prevedere la generazione del rumore - Utilizzare strumenti CFD e metodi numerici per simulare fenomeni aeroacustici - Interpretare dati sperimentali e validare i risultati numerici - Proporre e valutare strategie di mitigazione del rumore nel rispetto delle normative vigenti - Comunicare efficacemente i risultati tecnici in contesti accademici e industriali

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).

EQUAZIONI FONDAMENTALI DELLA MECCANICA DEI FLUIDI. Leggi di conservazione. Conservazione della massa, quantità di moto ed energia. Equazioni di Navier-Stokes ed Eulero. Relazioni termodinamiche. CAMPO ACUSTICO: PROPRIETÀ ED EQUAZIONI. 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. Soluzioni onda piana ed onda sferica. ONDE INCIDENTI SU UNA SUPERFICIE PIANA DI DISCONTINUITÀ. 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. 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. 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. 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. Sorgente puntiforme in movimento in uno spazio illimitato. Sorgenti fluidodinamiche in movimento. ANALOGIE AEROACUSTICHE. 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 APPLICATA. Introduzione alle fenomenologie aeroacustiche di rilevanza nell’aerospazio.

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.

Testi: Glegg, Aeroacoustics of Low Mach Number Flows (2017) Rienstra, An Introduction to Aeroacoustics (open access, https://sjoerdr.win.tue.nl/papers/les-swr-mh.pdf) Delft, Basics of Aeroacoustics, (open access, https://elib.dlr.de/202954/1/Notes_Basics_of_Aeroacoustics_Delfs.pdf) Arina, appunti del corso disponibili nel materiale didattico Slides delle lezioni

Slides; Esercizi risolti; Esercitazioni di laboratorio;

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... 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, della durata di 2 ore, composta da domande di teoria riguardanti gli argomenti svolti a lezione e domande riguardanti i problemi svolti nelle esercitazioni.

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.