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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 091254 - INSTABILITA' E TURBOLENZA
Docente Quadrio Maurizio
Cfu 8.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - BV (469) AERONAUTICAL ENGINEERING - INGEGNERIA AERONAUTICA*AZZZZ091254 - INSTABILITA' E TURBOLENZA

Obiettivi dell'insegnamento

Obiettivi formativi specifici

Una prima parte del corso affronta il problema della stabilita' fluidodinamica, ovvero la risposta spazio-temporale di una corrente fluida ad una perturbazione. Partendo da approcci e risultati classici, come quelli di Reynolds e Rayleigh che risalgono al XIX secolo, si giungera' a considerare sviluppi recenti (analisi non-modale, crescita spaziale, tecniche aggiunte). Si considerano prevalentemente flussi paralleli confinati. La seconda parte del corso affonta invece le correnti turbolente, le loro proprietà fisiche e le tecniche per la loro simulazione numerica. Le due parti sono unite in modo naturale dal processo fisico della transizione che conduce dal regime laminare al regime turbolento. Speciale rilievo verra' dato al flusso in condotti e in generale ai flussi di parete, data la loro rilevanza applicativa.

L'obiettivo formativo del corso e' quello di fornire gli elementi per comprendere le modalita' ed i processi con cui un flusso diventa turbolento, per scegliere poi in modo consapevole la tecnica di simulazione numerica ed il modello di turbolenza che meglio si adattano al problema da risolvere.

 

Obiettivi formativi metodologici

Gli argomenti discussi durante il corso richiedono e di conseguenza potenziano la capacita' di visione globale di un problema ingegneristico (fluidodinamico), dal momento che a questo livello e' impossibile scindere la descrizione matematica del flusso dal suo significato fisico, le implicazioni ingegneristiche del problema da risolvere dalle potenzialita' e dai costi delle diverse scelte modellistiche adottabili.

 

Obiettivi formativi secondari

Grazie alle modalita' didattiche adottate, lo studente avra' modo di svolgere piccoli lavori di gruppo, che non si configurano come il consueto laboratorio progettuale. La lingua inglese avra' un rilievo importante: tutto il materiale di supporto e' in inglese, i testi sono inglesi, verranno discussi alcuni recenti articoli scientifici, naturalmente in lingua inglese.


Risultati di apprendimento attesi

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
- conosce l'importanza delle instabilità fluidodinamiche nel processo di transizione alla turbolenza;
- ha esperienza dei principali approcci teorico-matematici allo studio della stabilità;
- conosce la (problematica) definizione di turbolenza e l'importanza fisica dei fenomeni collegati;
- conosce i principali approcci modellistici, con particolare rilievo per le RANS, e ne apprezza potenzialità e limiti;
- conosce i passi principali di una simulazione CFD RANS.
A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
- è in grado di affrontare consapevolmente i principali problemi del settore aerospaziale che includono correnti turbolente;
- è in grado di selezionare gli approcci modelistici più adeguati;
- è in grado di effettuare consapevolmente le scelte modellistiche facendo riferimento a una solida base di conoscenze fisiche su correnti turbolenti elementari;
- è in grado di valutare l'affidabilità di soluzioni CFD ed eventualmente di migliorarne la portata con interventi consapevoli sui modelli di turbolenza


Argomenti trattati

A) Stabilità. 1 concetti generali, 2 stabilità temporale non viscosa di flussi paralleli, 3 stabilità temporale viscosa di flussi paralleli, 4 stabilità non-modale, 5 cenni a stabilità non-lineare e transizione.

B) Correnti turbolente. 1 natura dei flussi turbolenti, 2 turbolenza isotropa, 3 flussi in condotti, 4 controllo della turbolenza.

C) Simulazione numerica di correnti turbolente. 1 Equazioni RANS, 2 Modelli RANS, 3 Equazioni e modelli LES. 4 cenno all'approccio DNS


Prerequisiti
 

Modalità di valutazione

L'esame finale previsto a conclusione dell'insegnamento consiste in una prova orale. Sarà presente un richiamo o un accenno ad argomenti attinenti trattati in corsi precedenti (es: differenza fra strato limite laminare e turbolento), in modo da favorire la persistenza della conoscenza.


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaS.Pope, Turbulent Flows, Anno edizione: 2000
Risorsa bibliografica facoltativaHinze, Turbulence, Anno edizione: 1959
Risorsa bibliografica facoltativaMonin & Yaglom, Statistical Fluid Mechanics, Anno edizione: 1971
Risorsa bibliografica facoltativaTennekes & Lumley, A first course in Turbulence, Anno edizione: 1972
Risorsa bibliografica facoltativaP. Schimd & D. Henningson, Stability and Transition in Shear Flows, Anno edizione: 2000
Risorsa bibliografica facoltativaP. Orlandi, Fluid Flow Phenomena: A numerical toolkit, Anno edizione: 2000
Risorsa bibliografica facoltativaP. Davidson, Turbulence, Anno edizione: 2004

Software utilizzato
Nessun software richiesto

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
52:00
78:00
Esercitazione
28:00
42:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 80:00 120:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.8.0 / 1.8.0
Area Servizi ICT
02/02/2023