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Marco CAVAZZUTI
Ricercatore t.d. art. 24 c. 3 lett. B
Dipartimento di Scienze e Metodi dell'Ingegneria
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Insegnamento: Termofluidodinamica
Ingegneria meccanica (Offerta formativa 2024)
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
equazioni di governo (2 CFU)
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 di discretizzazione (1 CFU)
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.
Turbolenza (1CFU)
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 (2 CFU)
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.
Metodi didattici
Lezioni frontali tramite slide sulla teoria ed esercitazioni di
applicazione della teoria.
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 codici CFD (10/30 punti).
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