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Anno Accademico 2010/11
01IIHFQ
Aerodinamica numerica
Corso di L. Specialistica in Ingegneria Aerospaziale - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Pandolfi Maurizio       42 14 0 0 7
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/06 5 B - Caratterizzanti Ingegneria aerospaziale ed astronautica
Obiettivi dell'insegnamento
L'insegnamento introduce alla comprensione e all'uso di metodi numerici per la previsione di campi di moto per flussi compressibili di interesse aerospaziale. L'attenzione e' rivolta dapprima alla equazione di Burger e quindi al sistema delle equazioni di Eulero, con particolare riferimento ad onde d'urto e superficie di contatto o scorrimento, studiati con tecniche di soluzione numerica del tipo 'time dependent'. A lato della presentazione degli argomenti trattati nel corso, sono forniti codici numerici di una certa complessita' per una soddisfacente comprensione dei metodi numerici trattati.
L'insegnamento potra' essere tenuto in lingua inglese per addestrare lo studente ad un esercizio di comunicazione internazionale nel settore.


Competenze attese
Comprensione di difficolta' e possibilita' offerte da metodi numerici per la previsione di flussi compressibili in aerodinamica esterna ed interna.

Prerequisiti
Necessaria la piena acquisizione dei concetti impartiti nell'insegnamento di Flussi Compressibili (01GVD).
Livello di base di comprensione della lingua inglese parata e scritta.
Programma
Definizione di concetti base di calcolo numerico per la fluidodinamica.Ruolo delle leggi di conservazione (LC) e delle equazioni differenziali (PDE) in aerodinamica numerica.
Il problema scalare. Approssimazione alle differenze finite per PDE e ai volumi finiti per LC. Analisi di stabilita' di schemi centrati e upwind. Accuratezza in spazio e tempo. Metodo flux-difference splitting al primo e al secondo ordine (ENO e limitatori del flusso). Condizione di entropia. Condizioni al contorno.
Il sistema di Eulero: LC e PDE. Approssimazioni ai volumi finiti e valutazione upwind dei flussi all'interfaccia. Panoramica di metodi upwind per flussi compressibili. Metod upwind: flux-difference splitting (FDS), con soluzione esatta e solutori approssimati del problema di Riemann, flux-vector splitting (FVS) e 'advection upstream splitting method' (AUSM). Condizioni al contorno.
Infine viene quindi illustrato il passaggio ai problemi 2D e assialsimmetrico e sono mostrati e discussi risultati di previsione numerica del flusso supersonico su corpo tozzo (blunt body).
Laboratori e/o esercitazioni

Vengono forniti, illustrati ed usati codici numerici e sono quindi sviluppate esperienze numeriche di vario tipo intese all'acquisizione di sensibilita' ad operare nel campo della aerodinamica numerica.
Un primo codice illustra i risultati dell'analisi di stabilita' sulla equazione scalare lineare.
Un secondo codice e' indirizzato alla soluzione numerica della equazione di Burger e consente esperienze numeriche su diversi test-case con riferimento a coefficiente di stabilita', ordine di accuratezza, formulazioni diverse della legge di governo, evoluzione di diverse condizioni iniziali ed altri aspetti.
Un terzo codice considera problemi per le equazioni di Eulero, quali tubo d'urto, interazione di discontinuita', scarico da condotto e transitori vari, sviluppati con FDS.
Un quarto propone diversi 'flux limiters' per schemi del secondo ordine per le equazioni di Eulero integrate con FDS ed esperienze su 'starting waves' e su urti in moto.
Un quinto codice analizza, sempre per le equazioni di Eulero, l'evoluzione di discontinuitą assegnate inizialmente, urti di compressione e di espansione e di superficie di contatto: vengono applicati metodi FDS, FVS e AUSM, ponendone a confronto i risultati



Bibliografia
Sul portale della didattica sono disponibili per gli studenti:
· appunti sull'insegnamento
· codici FORTRAN per la comprensione di metodi numerici e la soluzione di problemi di aerodinamica numerica
Controlli dell'apprendimento / Modalitą d'esame
L'esame viene sostenuto in forma orale, nelle sessioni previste a calendario. All'appello vengono proposti momenti distinti per sostenere l'esame al fine di avere, possibilmente, diverse occasioni settimanali per lo stesso.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2009/10
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