PRESENTAZIONE

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento ha l’obiettivo di fornire agli studenti una comprensione dei principi della simulazione fluidodinamica numerica (CFD) applicata alle macchine e ai sistemi energetici in ambito marittimo. Attraverso un approccio teorico e pratico, gli studenti acquisiranno le competenze necessarie per un uso corretto e consapevole della CFD, sviluppando sensibilità critica rispetto ai diversi aspetti della modellazione numerica.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Al termine del corso, gli studenti saranno in grado di:

1. Comprendere i fondamenti teorici di base della CFD, tra cui l’introduzione dei principi di conservazione della termo-fluido-dinamica, definizione del dominio di calcolo e identificazione delle tecniche di discretizzazione numerica, per valutare i limiti e le potenzialità della simulazione.
2. Impostare correttamente un modello CFD su software commerciale, impostando in modo consapevole i parametri numerici più adeguati (dominio, tipo di mesh, condizioni al contorno, modelli di turbolenza, scambio termico, criteri di convergenza) in funzione del problema ingegneristico da analizzare.
3. Sviluppare sensibilità critica nella scelta delle impostazioni del modello numerico, comprendendo l’influenza delle approssimazioni e delle ipotesi adottate.
4. Simulare e analizzare esempi applicativi in ambito marittimo, tra cui:
   • La simulazione del moto di un fluido all’interno di una condotta, finalizzata alla valutazione delle perdite di carico e dei fenomeni di scambio termico tra fluido e parete.
   • La simulazione del plume dei gas di scarico provenienti dal funnel di una nave, con particolare attenzione all’interazione con il campo aerodinamico e alla possibile interferenza con le sovrastrutture di bordo.
   • L’analisi fluidodinamica di componenti di macchine, con valutazione dei campi di moto e calcolo delle prestazioni operative.
5. Interpretare criticamente i risultati delle simulazioni, valutandone l’attendibilità e identificando possibili fonti di errore legate alla modellazione numerica.
6. Acquisire competenze pratiche nell’uso del software CFD, sviluppando capacità di post-processing per analizzare le principali quantità di interesse e trarne indicazioni utili alla progettazione e all’ottimizzazione di componenti e sistemi.

Il corso non si limita all'insegnamento tecnico del software, ma mira a sviluppare una visione ingegneristica critica e consapevole della CFD, preparando lo studente a selezionare e utilizzare correttamente gli strumenti numerici per la fluidodinamica applicata all'ambito marittimo, nonché a discutere soluzioni progettuali con fornitori o partner in contesti professionali.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche su software di larga diffusione a livello industriale.

Verrà utilizzata la piattaforma Ansys Student, liberamente utilizzabile dagli allievi nell’ambito delle limitazioni previste dal fornitore, per lo svolgimento di esercitazioni rappresentative per i contenuti didattici previsti ed i relativi obiettivi formativi.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Gli argomenti trattati sono i seguenti:

• modello fisico-matematico di riferimento e impostazione del problema al contorno;
• tecniche di discretizzazione e schemi numerici;
• introduzione alla modellizzazione della turbolenza;
• tecniche di generazione dei reticoli di calcolo;
• applicazioni delle tecniche CFD per lo studio di sistemi o di componenti della nave;
• applicazioni delle tecniche CFD per lo studio delle macchine a fluido;

L'insegnamento contribuisce a uno o più dei seguenti obiettivi specifici (Obiettivi di Sviluppo Sostenibile) dell'Agenda ONU 2030:

- Obiettivo 4: garantire un'istruzione di qualità, equa e inclusiva e opportunità di apprendimento per tutti;

- Obiettivo 5: ottenere l'equità di genere e supportare donne e ragazze nel loro processo di apprendimento;

- Obiettivo 14: salvare e utilizzare al meglio gli oceani, i mari e le risorse marine per uno sviluppo sostenibile.

L'insegnamento contribuisce a potenziare lo studente con competenze trasversali, in particolare per le competenze alfabetico-funzionali.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

J. Anderson: “Computational Fluid-Dynamics”, McGraw-Hill, 1995;

J.Tannehill, D.Anderson, R.Pletcher: “Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer“,McGraw-Hill, 1984;

Sono inoltre disponibili su Aulaweb le dispense messe a disposizione sia per gli studenti frequentanti che per gli studenti lavoratori

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Esame orale con discussione delle relazioni scritte sulle attività di simulazione svolte dall'allievo

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La prova d’esame consisterà nella discussione critica delle esercitazioni svolte, finalizzata a verificare la comprensione delle applicazioni delle tecniche CFD a componenti di macchine e sistemi energetici in ambito marittimo. Tale discussione sarà accompagnata da una domanda relativa agli argomenti trattati nelle lezioni teoriche, con l’obiettivo di valutare non solo il livello di conoscenza acquisito, ma anche la capacità dello studente di analizzare in modo critico problemi di simulazione e modellazione numerica.

ALTRE INFORMAZIONI

Nel corso delle lezioni gli studenti saranno organizzati in gruppi di lavoro, a ciascuno dei quali verranno assegnati diversi casi studio da sviluppare mediante esercitazioni pratiche con l’utilizzo del software CFD. Per ogni attività sarà richiesta la redazione di una relazione tecnica, da consegnare entro le scadenze che verranno comunicate durante il corso.

Contattare il docente via email per concordare la data dell'esame.