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Anno Accademico 2010/11
02BAQMT
Gasdinamica
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Aerospaziale - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Pandolfi Maurizio       64 12 18 0 1
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/06 8 B - Caratterizzanti Ingegneria aerospaziale ed astronautica
Presentazione
L'insegnamento e' indirizzato alla comprensione di campi di moto gasdinamici di interesse aerospaziale, al fine di interpretare le diverse fenomenologie e di assimilare le basi su cui sono costruiti i moderni metodi numerici per la soluzione di problemi aerodinamici. Si considerano problemi di flussi esterni con riferimento agli aspetti aerodinamici di corpi in volo, con particolare riferimento a regimi in cui la compressibilità presenta un ruolo importante (regimi alto subsonico, transonico e supersonico) e problemi di flussi interni inerenti agli aspetti propulsivi ove la compressibilità è elemento fondamentale. In una prima parte si considerano flussi compressibili euleriani non stazionari, per la comprensione delle soluzioni numeriche di campi di moto attraverso tecniche 'time-dependent' e quindi stazionari supersonici ove le fenomenologie fisiche possono essere studiate con semplici strumenti analitici di immediata e semplice applicazione. Successivamente si presenta il contributo delle fenomenologie diffusive con riferimento ai termini addizionali al modello euleriano nelle equazioni del moto ed analizzando modelli di turbolenza classici e soluzioni particolari di strato limite e regione di arresto per regimi laminari compressibili.
Risultati di apprendimento attesi
Il corso è indirizzato allo sviluppo negli studenti delle capacità di interpretare e comprendere gli aspetti fondamentali che caratterizzano i processi gasdinamici nel campo aerospaziale. A tal fine si richiede lo studio del modello convettivo per i flussi compressibili che mette in particolare evidenza la propagazione ondosa ed il comportamento di discontinuità (urti e superficie di contatto o scorrimento). Ad esso si aggiunge l'analisi dei fenomeni diffusivi che consentono il completamento degli strumenti utili alla comprensione dei complessi campi di moto gasdinamici. Lo studente, recepite le indicazioni per acquisire le opportune conoscenze, è poi condotto alla fase successiva della applicazione in cui i problemi gasdinamici nel campo aerospaziale sono affrontati, sviluppando semplici esempi numerici utili ad inquadrare ingegneristicamente gli stessi. La formazione impartita ambisce anche a sviluppare capacità autonome di analisi critica nell'affrontare problemi pratici, di comunicazione in un futuro professionale con un ambiente ingegneristico internazionale, quale è fondamentalmente quello aerospaziale, e ad aprirsi agli sviluppi successivi ai quali lo studente si troverà esposto.
Le suddette conoscenze ed abilità acquisite si riferiscono ai settori della progettazione, della previsione numerica dei campi di moto ed anche delle attività sperimentali.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
Cultura di base di Termodinamica ed Aerodinamica, sia teorica che applicata.
Programma
Flussi non viscosi.
Equazioni di Eulero: leggi di conservazione (LC) ed equazioni differenziali in forma di divergenza e quasi-lineare (PDE). Effetti della compressibilita'. Velocita' del suono. (lez. 8 ore)
Moti quasi 1D (LC e PDE). Differenti formulazioni delle PDE. Discontinuità e loro velocità di propagazione. Condizioni di salto.
Processi di Rayleigh e di Fanno. Flussi in ugelli e curve di portata. (lez. 8 ore).
Moto non stazionario 1D, caratteristiche, segnali, equazioni di compatibilità. Campi ad onda semplice. Metodo delle caratteristiche. Trattamento esplicito delle discontinuita'. Propagazione di onde e discontinuita', loro interazione mutua e con contorni. Parametri tipici di moti stazionari e non-stazionari. (lez. 10 ore).
Moto supersonico 2D ed assialsimmetrico, caratteristiche, segnali, equazioni di compatibilita'. Moto irrotazionale ed epicicloide. Urto obliquo, condizioni di salto, polare d'urto sui piani odografo e pressione-deviazione. Getti sotto- e sovra-espansi. Riflessioni regolari e di Mach di urti obliqui. Flussi su rampa,cono appuntito senza incidenza e corpo tozzo. (lez. 10 ore).
Cenni sull'equazione scalare del traffico e sul sistema di equazioni di 'shallow water'. (lez. 2 ore)
Flussi viscosi.
Fenomenologie diffusive. Proprietà di trasporto (Dij, μ, λ). Equazioni di Navier-Stokes: flussi diffusivi per le LC e PDE in forma dimensionale e non. (lez. 4 ore).
Equazioni mediate RANS. Modelli di turbolenza per la chiusura: algebrici , ad una equazione (Spalart-Allmaras) e a due equazioni (k-ε e k-ω). (lez. 8 ore).
Condizioni al contorno per la velocità e la temperatura. Sforzo di attrito e flusso termico a parete.
Equazioni di strato limite per flusso compressibile. (lez. 6 ore).
Soluzioni simili e trasformazione di Lees-Dorodnistyn. Strato limite su lamina piana. Regione del punto di arresto. (lez. 6 ore).
Organizzazione dell'insegnamento
A lato della presentazione degli argomenti trattati nel corso, sono sviluppate in aula semplici valutazioni quantitative da svolgere su PC portatili disponibili degli studenti (squadra unica, eserc.8 ore).
E' poi disponibile e viene usato in aula un codice più complesso per lo sviluppo di soluzioni numeriche delle equazioni di strato limite di flusso compressibile in regime laminare su lastra piana. (squadra unica eserc. 4 ore).
Sono pure svolte due esercitazioni sperimentali in laboratorio su tavola ad acqua e galleria supersonica. (8 squadre, eserc. 4 ore).

Delle esercitazioni si richiede allo studente una relazione scritta che verrà discussa in sede di esame.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
Sul portale della didattica sono disponibili per gli studenti:
' appunti sull'insegnamento
' codici FORTRAN per gli esercizi di valutazione
Criteri, regole e procedure per l'esame
L'esame si svolge in forma orale, con 3-4 domande distribuite sui contenuti del corso e sulle esercitazioni svolte. L'esame si svolge alle date previste di appello, con distribuzioni temporali lungo l'arco dell'appello stesso concordate dal docente con gli studenti.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma provvisorio per l'A.A.2010/11
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