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Conoscenze di base di fluidodinamica

Lezioni di teoria, 38 ore;
Esercizi, 10 ore.

L’insegnamento ha l’obbiettivo di ampliare le conoscenze degli studenti a proposito della meccanica dei fluidi comprimibili con particolare riguardo allo studio della propagazione ondosa, della dinamica degli urti e dei campi di moto transonici e supersonici. Tali conoscenze, integrando le nozioni acquisite negli insegnamenti fluidodinamica o idraulica, arricchiranno la formazione ingegneristica di base nel campo industriale, in modo che lo studente acquisisca una chiara consapevolezza del più ampio contesto multidisciplinare dell'ingegneria, con un chiaro richiamo agli aspetti propriamente connessi con i sistemi e le tecnologie di produzione, trasporto e uso dell’energia e della progettazione di macchine e sistemi energetici.

Al fine di applicare i concetti fondamentali per una formazione ingegneristica nel campo industriale appresi durante lo studio, lo studente dovrà affrontare i problemi ingegneristici utilizzando metodi, tecniche e strumenti appropriati. Tale capacità si estrinsecherà attraverso una serie di abilità professionalizzanti, quali: 1. conoscenza delle equazioni che governano il moto comprimibile dei fluidi; 2. capacità di valutare analiticamente gli stati termo-fluidodinamici a monte e a valle di onde d’urto normali e oblique; 3. capacità di progettare e valutare le caratteristiche di funzionamento di ugelli convergenti-divergenti;

Il rigore metodologico della materia contribuirà a sviluppare nello studente la capacità di risolvere problemi complessi, a migliorare il grado di autonomia di giudizio e la capacità di apprendimento in autonomia.

Richiami di termodinamica e delle equazioni di governo del moto di un fluido. Derivazione dell’equazione di conservazione dell’energia. Velocità del suono, numero di Mach e grandezze di ristagno. Equazioni monodimensionali per flussi adiabatici ed isentropici. Onde d'urto normali ed oblique. Flusso isentropico con variazione di area e funzionamento di ugelli convergenti-divergenti. Flusso comprimibile con attrito in condotti (Fanno), Flusso comprimibile non viscoso con scambio di calore in condotti (Rayleigh). Flussi supersonici bidimensionali. Espansione di Prandtl Mayer.

La valutazione avviene tramite una prova orale.
In tale prova, allo studente si chiede di dimostrare le principali leggi fisiche che governano la gasdinamica, le eventuali approssimazioni da fare ed i risultanti limiti di applicabilità di queste leggi.

Lo studente dovrà dimostrare di conoscere le principali leggi fisiche che governano il moto comprimibile dei fluidi, sapendole dimostrare in maniera chiara e pertinente, e di saper utilizzare le metodologie proprie della gasdinamica presentate durante le lezioni. Lo studente dovrà dimostrare sufficiente capacità di sintetizzare e collegare tra loro i diversi argomenti affrontati nel corso delle lezioni.

Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode.

La votazione massima, pari a trenta punti con lode, è assegnata a studenti che dimostrino completa padronanza delle metodologie e dei modelli teorici propri della gas-dinamica. La votazione minima, pari a diciotto, è assegnata a studenti che dimostrino sufficiente conoscenza delle metodologie e dei modelli teorici propri della gasdinamica. Lo studente dovrà rispondere a tre quesiti ed il voto sarà la media dei punteggi ottenuti per le singole domande.

The maximum mark, which is thirty with laude, is awarded to students that demonstrate an outstanding ability to use the methodologies and mathematical models proper of the gas- dynamics. The minimum mark, which is eighteen, is awarded to students that demonstrate a sufficient knowledge of the methodologies and mathematical models proper of the gas dynamics. The grade will be the sum of the grades obtained in answering three questions.