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Stefano FONTANESI
Professore Associato
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Simulazione Fluidodinamica di Sistemi Propulsivi
Ingegneria del veicolo (Offerta formativa 2022)
Obiettivi formativi
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrebbe possedere conoscenze avanzate sui modelli rappresentativi e sulle tecniche di simulazione fluidodinamica 3D per sistemi e componenti di sistemi propulsivi per applicazioni automotive e heavy duty (motori a combustione interna, motogeneratori elettrici, celle a combustibile). Lo studente dovrebbe possedere conoscenze di base in materia di soluzione numerica di problemi fluidodinamici ed elettrochimici, cinetica chimica, ottimizzazione. Lo studente dovrebbe dimostrare conoscenze sui modelli rappresentativi e sulle tecniche di simulazione fluidodinamica 3D ed in particolare competenze di base per l'utilizzo di software commerciali ad ampia diffusione nel settore per l'ottenimento di soluzioni ingegneristiche a problemi di fluidodinamica complessi nei settori motori a combustione interna, e-motor, scambio termico e celle a combustibile.
Prerequisiti
Nessuno
Programma del corso
- equazioni di base della fluidodinamica e elementi di fluidodinamica numerica (0.4 CFU)
- modellazione della turbolenza: approcci DNS, LES, RANS (0.4 CFU)
- modellazione spray combustibile (0.4 CFU)
- modellazione della combustione (0.4 CFU)
- modellazione dello scambio termico e di flussi multifase (reagenti e non) (0.4 CFU)
- modellazione dello scambio termico coniugato in macchine elettriche (0.2 CFU)
- modellazione elettrochimica delle celle a combustibile (0.4 CFU)
- cenni alla cinetica chimica dei combustibili (0.1 CFU)
- cenni alle tecniche di ottimizzazione (0.1 CFU)
- modellazione della formazione inquinanti (0.2 CFU)
- utilizzo del software commerciale: STAR-CCM+ (6 CFU)
Metodi didattici
La didattica, salvo necessità, verrà erogata in modalità in presenza (registrazioni degli anni precedenti saranno fornite agli studenti con comprovata impossibilità alla frequenza in aula).
Lezioni sugli aspetti teorici:
Le lezioni teoriche riguarderanno le teorie e verranno svolte interamente in presenza (variazioni in base alla situazione sanitaria COVID19 saranno eventualmente comunicate agli studenti)
Esercitazioni su casi test e problematiche di interesse motoristico:
le esercitazioni di laboratorio verranno
svolte prevalentemente in presenza utilizzando in macchine virtuali e installazioni locali dei SW utilizzati agganciando licenze appositamente fornite dai docenti
Possibile elaborazione di un progetto secondo il metodo dello "Student Design Competition"
Testi di riferimento
- teacher's notes and presentations
- Versteeg H K , Malalasekera W Introduction To Computational Fluid Dynamics The Finite Volume Method (Longman, 1995)
- Ferziger & Peric - Computational Methods For Fluid Dynamics (2002)
- software manuals
Verifica dell'apprendimento
Prova pratica preliminare sull'uso dei software di simulazione CFD-3D.
Esame orale sugli aspetti teorici.
Eventuale valutazione del progetto "Student Design Competition".
Le prove potrebbero essere svolte in presenza
o a distanza a seconda dell'evoluzione della situazione COVID19.
Risultati attesi
Conoscenza di base dei fondamenti della CFD.
Conoscenza dei modelli di turbolenza. di spray, di combustione, di scambio termico più adottati nelle simulazioni di motori a combustione interna, macchine elettriche e fuel cells.
Conoscenza di base degli aspetti chimici, elettrochimici inerenti la modellazione di powertrain ad alta efficienza e di tecniche di DoE e ottimizzazione.
Conoscenza dei software commerciali SIMCENTER STAR-CCM+ e tools quali Matlab.