Il corso fornisce strumenti teorici e computazionali di base per l'analisi e il progetto di turbomacchine. Oggetto principale è lo studio del flusso attraverso schiere palettate, affrontato con diversi strumenti, che vanno dai bilanci di massa, energia e quantità di moto attraverso superfici di controllo, allo studio analitico, alle correlazioni di dati empirici, alle tecniche numeriche. La trattazione è specificatamente rivolta al complesso delle turbomacchine, con un focus sia sui compressori che sulle turbine. Particolare attenzione viene posta allo studio del compressore assiale, sia in campo subsonico che supersonico, in quanto macchina esemplare per le problematiche fluidodinamiche, aeroelastiche e di instabilità di funzionamento che lo caratterizzano e che vengono esaltate dal progetto aggressivo dei moderni propulsori aerospaziali. Le tecniche analitiche e numeriche trattate vengono altresi declinate in applicazioni a flussi interni diversi, quali ad es le prese ipersoniche e gli ugelli avanzati.

Al termine dell’insegnamento gli studenti saranno in grado di: - riconoscere gli elementi e i fenomeni caratterizzanti i flussi in sistemi di compressione/espansione di una turbomacchina - condurre studi analitici su flussi in schiere a bassa velocità - valutare le prestazioni di uno stadio di compressore o turbina assiale - eseguire un progetto di massima di un compressore pluristadio - condurre analisi delle prestazioni e modalità di funzionamento di compressori supersonici

Termodinamica, meccanica e fluidodinamica di base. Fondamenti della propulsione. Fondamenti di calcolo numerico e programmazione.

- Richiami sulle equazioni del moto di un fluido in formulazionei Euleriana e Lagrangiana. Sistemi di riferimento. - flusso bidimensionale su schiera di palette. Soluzione analitica per flusso potenziale. - Teoria impulsiva: forze agenti su una schiera di profili. - Caratteristiche sperimentali di schiere. Il fenomeno dello stallo. La correlazione di Howell: Problemi di analisi e di progetto. Dati sperimentali NACA. Effetti legati alla comprimibilità: Mach critico, Mach massimo, choking, loro dipendenza dall'incidenza. - Stadio di compressore assiale: fattore di carico, coefficiente di portata, grado di reazione. Triangoli di velocità Evoluzione termodinamica di un gas attraverso uno stadio di compressore assiale. Effetto del grado di reazione sullo stallo in bassa e alta velocità. - Studio quasi-3D -Equilibrio radiale: problema di progetto e di analisi. Criteri di svergolamento. Flussi secondari. Stallo rotante, pompaggio. - Stadio di turbina assiale. Fattore di carico, coefficiente di portata, grado di reazione. Evoluzione termodinamica di un gas attraverso uno stadio di turbina assiale. Effetto del grado di reazione. - Compressori supersonici. Schiere investite da correnti supersoniche. Urti ed espansioni su bordi d'attacco e di uscita. - Correnti supersoniche assialmente subsoniche: l'incidenza unica.

L' insegnamento e strutturato in: - 45 ore di lezione in aula, mirate allo sviluppo di conoscenze relative ala complessità dei flussi in canali interpalari di turbomacchina (come descritto in dettaglio nel programma). - 15 ore di esercitazione in aula mirate a stimolare l'abilita di applicare le conoscenze acquisite nella risoluzione di problemi teorici e pratici. quali: - Nomenclatura dei profili in schiera. - Studio delle prestazioni di schiere di profili in basse veolocità. - Valutazione analitica del flusso potenziale su una schiera di lamine piane. - Valutazione degli effetti viscosi mediante correlazione empiriche. - Dimensionamento di massima di un compressore assiale pluristadio. Progetto 3D di uno stadio. - Analisi e progetto di componenti di sistema propulsivo in campo supersonico (es.getto 2D supersonico, ugelli avanzati autoadattanti) - Valutazione delle condizioni di incidenza unica in una schiera di compressore supersonico

- Appunti e materiale didattico verranno forniti dai docenti durante il corso. - J. H. Horlock, Axial FlowCompressors, Butterworths Sc. Pubbl. London - J. H. Horlock, Axial Flow Turbines, Butterworths Sc. Pubbl. London - M.H.Vavra, Aero- thermodynamics and flow in turbomachines - Wiley, New York. - C. Hirsch: Numerical Copmutation of internal and external flows, John Wiley & Sons - M.J. Zucrow,J.D. Hoffman: Gas Dynamics, John Wiley & Sons

Slides; Dispense;

Modalita di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato grafico individuale;

Exam: Compulsory oral exam; Individual graphic design project;

... L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale dell'insegnamento e la capacità di applicare la teoria e i relativi metodi di calcolo alla soluzione di esercizi. L'esame è orale, consiste in alcune domande poste ad ogni candidato, sviluppate attraverso la discussione di argomenti affrontati durante le lezioni e/o le esercitazioni e ha una durata di circa mezz'ora. Le esercitazioni svolte dallo studente sono parte integrante della valutazione e vanno depositate nella forma di report tecnico nella sezione ELABORATI del portale della didattica entro il giorno dell'appello. Tale report, unitamente alla sua discussione di una o più parti in sede di orale, concorre alla formazione di un terzo del voto finale.

Gli studenti e le studentesse con disabilita 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'Unita Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione piu idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.