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ANDREA CIMARELLI
Professore Associato
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Aerodinamica e gestione termica del veicolo
Ingegneria del veicolo (Offerta formativa 2021)
Obiettivi formativi
Nel corso di Aerodinamica e gestione termica vengono introdotti i fondamenti fisico-matematici della fluidodinamica e dell’aerodinamica incomprimibile. In seguito vengono esposti i meccanismi di generazione delle forze applicate sui corpi aerodinamici e tozzi e vengono presentate alcune metodologie per la loro valutazione. Si introducono i flussi interni e le leggi globali di bilancio per la valutazione e la progettazione dei sistemi termici delle vetture. Le nozioni apprese vengono applicate alle autovetture per uso privato e da competizione.
Gli allievi acquisiscono una conoscenza di base dell’aerodinamica, alla fine del corso sono in grado di valutare le principali caratteristiche aerodinamiche delle vetture e di affrontare alcuni aspetti fondamentali del progetto aerodinamico e di gestione termica di un autoveicolo.
Prerequisiti
Calcolo vettoriale e differenziale. Meccanica classica. Nozioni base di fluidodinamica.
Programma del corso
Principi fondamentali ed equazioni (18h). Dinamica dei vortici (2h). Teoria dello strato limite (10h). Soluzioni potenziali (3h). Profili alari (4h). Ali di apertura finita (4h). Aerodinamica dei corpi tozzi (8h). Aerodinamica degli autoveicoli (14h). Turbolenza (8h). Equazioni macroscopiche di bilancio della massa, quantità di moto, energia (8h). Dimensionamento di un radiatore, analisi termica di un freno a disco (2h).
Metodi didattici
Il corso si svolge con lezioni e un paio di seminari di esperti in aerodinamica degli autoveicoli
Testi di riferimento
1 J. D. Anderson. Fundamentals of Aerodynamics. Mc Graw-Hill, 4th edition, 2007.
2 G. Buresti. Elements of Fluid Dynamics. Imperial College Press, 2012.
3 W. H. Hucho, editor. Aerodynamics of Road Vehicles. SAE international, Warrendale USA, 4th edition, 1998.
4 R. H. Barnard. Road Vehicle Aerodynamic Design. MechAero Publishing, St. Albans, England, 2nd edition, 2001.
5 J. Katz. New Directions in Race Car Aerodynamics: designing for speed. Bentley Publishers, Cambridge, USA, 1995.
6 S. B. Pope. Turbulent flows. Cambridge University Press, New York, 2000.
7 R. B. Bird, W.E. Stewart, and E.N. Lightfoot. Transport Phenomena. John Wiley & Sons, 2nd edition, 2007.
Verifica dell'apprendimento
Gli esami di “Aerodinamica e Gestione Termica del Veicolo” sono composti da una prova scritta e una prova orale.
Si tengono sette appelli di Aerodinamica all’anno. Non sono previste prove intermedie. La prova scritta viene normalmente fissata alle ore 9:00 del mattino. Viene assegnato un tempo di 30 minuti per rispondere ai 3 quesiti dello scritto. Dopo lo scritto gli esaminatori procedono alla correzione dei compiti. Una volta conclusa la correzione vengono comunicati agli iscritti la lista degli studenti promossi all’orale, la sequenza degli orali con orario e docenti esaminatori.
Gli studenti che hanno svolto correttamente almeno 2 punti su 3 allo scritto vengono ammessi all’orale. L’esame orale è composto da due parti dove lo studente viene esaminato da due diversi membri della commissione. Ciascun esaminatore formula una proposta di voto per la prova orale e il voto finale è ottenuto dalla media aritmetica con arrotondamento in eccesso dei voti degli esaminatori. La valutazione non include la parte scritta.
Risultati attesi
- Conoscenza dei principi fondamentali dell’aerodinamica subsonica e di nozioni dell’aerodinamica dei corpi tozzi
- Capacità di condurre un’analisi qualitativa delle caratteristiche aerodinamiche di un’autovettura
- Capacità di individuare strategie per la diminuzione della resistenza aerodinamica di un’autovettura
- Analisi di flussi interni, equazioni globali di bilancio
- Elementi di progettazione dei sistemi di gestione termica delle vetture