OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento si propone di fornire agli studenti le conoscenze di base sull'aerodinamica dei corpi in moto a velocità subsonica in un mezzo fluido, e sui metodi sia empirico/teorici che computazionali per la stima delle forze e dei momenti su profili alari e ali di apertura finita.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Alla fine del corso lo studente avrà acquisito una solida comprensione degli effetti di forze fluide su corpi in movimento, sia per profili alari (2D) che per ali (3D), e sarà capace di sviluppare sia (i) modelli semplici per estrarre le caratteristiche salienti delle interazioni fluido/solido, che (ii) calcoli numerici complessi di problemi aerodinamici.

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso consisterà di lezioni frontali e di sedute di esercizi, dove i concetti appresi verranno usati per la soluzione di problemi pratici di aerodinamica. Per la parte di corso dedicata all'aerodinamica computazionale verranno fornite alcune lezioni frontali ma la maggior parte del tempo verrà speso in aula informatica a lavorare con strumenti CFD open-source e/o commerciali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

• Introduzione all’aerodinamica
• Dinamica della vorticità

Vorticità e circuitazione; l’equazione della vorticità; generazione di vorticità in moti incomprimibili

•  Fluidi ideali e moti irrotazionali

Moti piani a potenziale; trasformazioni conformi e trasformazione di Joukowsky; moto potenziale attorno ad un cilindro; profili alari portanti e profilo di Joukowsky; moto potenziale attorno ad un corso bidimensionale di forma arbitraria; moti potenziali tridimensionali; resistenza indotta e massa aggiunta

•  Moto attorno a profili alari

Moto a bassa velocità attorno a profili alari: lo strato vorticoso; la condizione di Kutta; il teorema della circuitazione di Kelvin e il vortice di distacco; profili alari simmetrici e asimmetrici

• Moto attorno ad ali di lunghezza finita

Il filamento vorticoso, la legge di Biot-Savart e i teoremi di Helmholtz; teoria della linea portante di Prandtl

• Strati limite

Soluzioni di similarità di Falkner-Skan; il moto di Hiemenz; strato limite su un’ala infinita a freccia (FS-Cooke); prime nozioni sulla transizione verso la turbolenza dello strato limite.

• Aerodinamica computazionale

Teoria e pratica.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

 J.D. Anderson Jr., “Fundamentals of Aerodynamics”, McGraw-Hill 2007

 T. von Karman, “Aerodynamics”, McGraw-Hill 1963

• R.H. Barnard & D.R. Philpott, “Aircraft Flight”, Prentice Hall 1995

•  J.S. Denker, “See how it flies”, http://www.av8n.com/how/

            (versione italiana: http://utenti.quipo.it/volare/how.htm#contents)