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Mauro Alessandro CORTICELLI
Professore Ordinario
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Termofluidodinamica
Ingegneria meccanica (Offerta formativa 2020)
Obiettivi formativi
Gli allievi del corso imparano a eseguire simulazioni termo fluidodinamiche essendo consapevoli del funzionamento degli stumenti di simulazione e delle approssimazioni introdotte.
Prerequisiti
Analisi matematica, Fisica tecnica, Analisi numerica
Programma del corso
TEORIA
Derivata locale, sostanziale, totale. Viscosità e fluidi newtoniani. Equazione di conservazione della massa, equazione di bilancio degli sforzi; Equazione di bilancio della quantità di moto. Bilancio dell'energia. Condizioni al contorno, numero di Mach. Forma adimensionale delle equazioni di continuità e Navier-Stokes e dell'equazione di bilancio dell'energia termica; ipotesi di Boussinesq. Significato dei raggruppamenti adimensionali.
Metodi numerici per le equazioni di Navier-Stokes. Consistenza, stabilità, convergenza, teorema di Lax. Studi di stabilità con il metodo di von Neumann. Caratteristiche di stabilità consistenza e diffusione del metodo upwind. Equazioni "stiff". Metodi di integrazione temporale. Metodo dei residui pesati, volumi finiti. Espressione ai volumi finiti delle equazioni di NS. Pressure correction methods. Introduzione alla turbolenza. Le scale della turbolenza. Turbolenza di parete. Simulazione numerica diretta. Equazioni del moto medio (RANS). Modelli di turbolenza RANS. Metodi LES.
APPLICAZIONI
Introduzione e fasi operative di una sessione CFD. Generazione di griglia, generazione
di mesh non strutturate; analisi della qualità di una mesh tetraedrica. Griglie strutturate. Modellazione geometrica, operazioni di manipolazione geometrica. Griglia ibrida.
Introduzione al codice OpenFOAM: struttura del codice, applications, solvers, utilities, struttura di un test case. Metodi di conversione della griglia computazionale; impostazione delle condizioni iniziali e al contorno; scelta di schemi numerici e solutori; avvio del calcolo. Introduzione al post-processing con ParaFOAM.
Metodi didattici
Lezioni frontali tramite slide sulla teoria ed esercitazioni di
applicazione della teoria. Sara' garantita l'erogazione sia sincrona (per parte delle lezioni) e asincrona (registrazioni per tutte) a distanza; in base alla evoluzione dell'emergenza sanitaria COVID19 verra' valutata
l'erogazione anche in presenza
Testi di riferimento
Dispense del corso.
Stephen B. Pope, "Turbulent Flows"
Cambridge University Press.
Verifica dell'apprendimento
esame orale (20/30 punti) e presentazione di tesina elaborata con codice CFD (10/30 punti).
l'esame potrebbe essere svolto in presenza
o a distanza a seconda dell'evoluzione della situazione COVID19.
Risultati attesi
lo studente conoscerà le equazioni di governo della termofluidodinamica, compreso la turbolenza, la discretizzazione delle stesse, nonchè le più moderne tecniche di risoluzione computazionale delle stesse