TERMOFLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
FISICA TECNICA INDUSTRIALE (ING-IND/10)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Conoscenze e capacità di comprendere: Alla fine del percorso
dell’insegnamento lo studente dovrà conoscere i principi fondamentali
della termofluidodinamica computazionale.
Competenze:
Lo studente dovrà acquisire conoscenze di tipo applicativo relativamente
al tema dell'analisi numerica applicata alla trasmissione del calore e, più in generale, ai
fenomeni di trasporto di energia massa e quantità di moto che intervengono nei processi ingegneristici.
Autonomia di giudizio:
Lo studente dovrà possedere gli strumenti per affrontare scelte
progettuali nel campo della modellazione numerica degli apparati di scambio
termico.
Capacità comunicative:Lo studente dovrà possedere l’abilità di presentare in maniera chiara la
procedura adottata nella modellazione numerica degli apparati di scambio termico.

Prerequisiti

Per seguire il corso con profitto è necessaria la conoscenza dei concetti di
base di Termofluidodinamica.

Contenuti dell'insegnamento

Il corso è suddiviso in due parti: una teorica e una di attività di
esercitazioni. La parte teorica tratta i seguenti argomenti: Equazioni della convezione. Analisi ai volumi finiti. Analisi agli elementi finiti. La turbolenza e i suoi modelli. I codici commerciali per la Termofluidodinamica Computazionale.
L’attività di esercitazione è parte integrante del corso ed è dedicata ad
esercitazioni numeriche intese come momento di verifica e chiarimento
delle nozioni teoriche acquisite nelle ore di lezione. Parte della attività di
esercitazione viene svolta in laboratorio di informatica ed è dedicata
all’analisi numerica applicata ai
problemi di scambio termico e di moto dei fluidi. Al fine di far acquisire
conoscenze metodologiche e applicative, questa parte del corso si avvale
di esercitazioni pratiche in cui viene utilizzato l’ambiente di
programmazione Matlab e Comsol Multyiphysics e Ansys.

Programma esteso

Equazioni della Convezione: Conservazione della massa, Conservazione dell'energia, Conservazione della quantità di moto. Metodologie di soluzione numerica. Soluzioni in variabili primitive. Algoritmi per fluidi incomprimibili. Convezione turbolenta. Analisi ai volumi finiti: l'idea di base. Discretizzazione spaziale. Integrazione temporale. Metodi di soluzione dei sistemi di equazioni lineari. Soluzione di problemi termofluidodinamici. Procedura ai volumi finiti,
Analisi agli elementi finiti. Concetti di base. Metodo dei residui pesati. Equazioni per il regime transitorio. Funzioni di forma. Mappatura degli elementi. Integrazione numerica. Soluzione dei problemi termofluidodinamici.
La turbolenza e i suoi modelli. Caratteristiche della turbolenza.Simulazione diretta della turbolenza. Large Eddy Simulation. Modelli RANS. I codici commerciali per la Termofluidodinamica Computazionale.

Bibliografia

Fondamenti di Termofluidodinamica Computazionale, Gianni Comini, Giulio Croce Enrico Nobile, SGE Editoriali

Metodi didattici

La parte teorica del corso verrà illustrata mediante lezioni frontali. La
parte dedicata all’attività di esercitazione prevede anche un'attività
svolta autonomamente dagli studenti in laboratorio di informatica,
seguita da un’elaborazione e discussione dei risultati.

Modalità verifica apprendimento

La verifica dell’apprendimento è basata su una prova scritta/pratica
svolta in laboratorio di informatica, seguita da una prova orale. La verifica
è così pesata: 50% prova scritta (corretta risoluzione di un esercizio);
50% verifica orale (corretta e completa risposta alle domande teoriche e
proprietà di esposizione).