30420 - LABORATORIO DI TERMOFLUIDODINAMICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente acquisisce gli strumenti necessari ad affrontare e risolvere problemi legati ai fenomeni di trasporto (di materia, quantità di moto ed energia) comunemente incontrati nel campo dell'ingegneria meccanica con l'ausilio di risorse di calcolo automatico. A tale fine vengono richiamate le equazioni fondamentali e impartite le nozioni di base di termofluidodinamica computazionale. Tramite le procedure di calcolo numerico e l'uso di codici generici (Matlab e Femlab) si studiano alcuni semplici problemi confrontando dove possibile i risultati con le soluzioni analitiche o sperimentali in modo da permettere allo studente l'acquisizione e il potenziamento delle proprie capacità di utilizzo delle risorse computazionali a fini ingegneristici.

Contenuti

Lezioni frontali Introduzione al corso, considerazioni preliminari sulle tecniche numeriche, vantaggi/svantaggi delle tecniche CFD, esempi illustrativi; Richiami sulle equazioni del moto e dell'energia per fluidi incomprimibili, principi fondamentali e fenomenologia della turbolenza, le equazioni del moto mediate alla Reynolds, modelli di turbolenza e leggi di parete; Introduzione al metodo dei volumi finiti, considerazioni generali, tecniche di integrazione numerica, forma semi-discreta dell'equazione di bilancio di una quantità scalare in forma integrale; Schemi di discretizzazione per i termini di trasporto convettivo e diffusivo dell'equazione di trasporto scalare, considerazioni sulla natura dell'errore numerico; Forma algebrica dell'equazione di trasporto discretizzata, metodi iterativi per la soluzione dei sistemi lineari, tecniche di sotto-rilassamento, considerazioni sull'accuratezza della soluzione numerica; Cenni sui metodi di accoppiamento delle equazioni della quantità di moto e di continuità; Cenni sul metodo dei volumi finiti per geometrie complesse   
Esercitazioni di laboratorio Introduzione all'utilizzo dei software Gambit e Fluent attraverso esempi guidati; Analisi della convezione forzata in regime laminare attorno ad un cilindro bidimensionale attraverso il confronto con dati sperimentali; Analisi del moto turbolento completamente sviluppato in un canale piano attraverso il  confronto con simulazioni numeriche dirette

Testi/Bibliografia

Comini G. Fondamenti di termofluidodinamica computazionale, Seconda edizione, SGE, 2008.

Ferziger, J. H. & Peric, M. Computational Methods for Fluid Dynamics, 3rd edition, Springer, 2001.

Moin, P. Fundamentals of engineering numerical analysis, 2nd edition, Cambridge University Press, 2010.

Versteeg, H & Malalasekera, W. An introduction to computational fluid dynamics: The finite volume method, 2nd edition, Prentice Hall,  2007.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica delle conoscenze apprese durante il corso viene svolta attraverso una presentazione di 15 minuti circa nella quale viene illustrato un caso di studio scelto e affrontato da ciascun allievo.

Strumenti a supporto della didattica

Lezioni Frontali Le lezioni vengono svolte in aula con l'ausilio della lavagna, proiezione di lucidi su lavagna luminosa e diapositive presentate mediante videoproiettore.
Esercitazioni di Laboratorio Le esercitazioni vengono svolte attraverso i software Gambit e Fluent installati presso i laboratori di informatica.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Riccardo Rossi