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MODULO DI TECNICHE SPERIMENTALI PER LE MACCHINE E I SISTEMI ENERGETICI

CODICE 60459
ANNO ACCADEMICO 2022/2023
CFU
  • 6 cfu al 2° anno di 9270 INGEGNERIA MECCANICA - ENERGIA E AERONAUTICA(LM-33) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-IND/08
    LINGUA Italiano
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 1° Semestre
    MODULI Questo insegnamento è un modulo di:
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    PRESENTAZIONE

    L'insegnamento fornisce allo studente le conoscenze di base per effettuare misure sperimentali nel contesto delle macchine a fluido tramite tecniche di misura avanzate, fornisce inoltre gli strumenti per l'analisi di segnali tempo-varianti tipici di tali applicazioni.

    OBIETTIVI E CONTENUTI

    OBIETTIVI FORMATIVI

    L'insegnamento si propone di fornire agli studenti conoscenze sui principali componenti di una catena di misura, sulle tecniche di acquisizione ed elaborazione dati, sul trattamento numerico dei segnali tempo-varianti. Una parte dell'insegnamento è dedicata allo studio e all'uso di strumentazione e tecniche di misura di caratteristiche avanzate per la sperimentazione fluidodinamica nelle macchine (LDV, PIV, CTA). Un’ altra parte è dedicata alla trattazione teorica dei metodi di analisi ed elaborazione dati, coadiuvata dallo sviluppo di programmi per l’analisi dei dati in ambiente Matlab.

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    Lo studente alla fine del corso sarà in grado di:

    - individuare il tipo di sonda per misure di campi di moto in fluidi complessi più opportuno, in base alle specifiche esigenze di prova, in termini di accuratezza, sensibilità, risoluzione spaziale, risposta in frequenza etc;

    - utilizzare le tecniche di misura avanzate descritte nell’ambito del presente insegnamento, settando opportunamente i parametri di acquisizione e la gestione delle differenti sonde per l'acquisizione di flussi tridimensionali ed instazionari di interesse industriale;

    - analizzare in modo critico flussi complessi;

    - elaborare dati in tensione e ottenere curve di calibrazione di strumenti e sistemi complessi;

    - effettuare un’analisi statistica di un insieme di dati e analizzare con strumenti avanzati (trasformata di Fourier, autocorrelazione e tecnica della media in fase) dati empirici provenienti da strumenti di misura con adeguata risposta in frequenza, o da sistemi industriali di cui si vuole studiare le proprietà statistiche e dinamiche.

     A tale scopo verranno fornite le conoscenze per lo sviluppo di programmi di post-processamento in ambiente Matlab, che lo studente dovrà dimostrare di saper applicare e sviluppare ulteriormente.

    MODALITA' DIDATTICHE

    L’insegnamento si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali mirate alla descrizione della teoria delle catene di misura, dei metodi di analisi e dei principi di funzionamento delle differenti tecniche di misura. E’ inoltre integrato da esercitazioni, svolte all’interno del Laboratorio di Aerodinamica e Turbomacchine,  mirate a fornire conoscenze per l’impiego pratico delle tecniche di misura avanzate descritte nell’ambito dell’insegnamento. Saranno inoltre svolte esercitazioni in laboratorio informatico per fornire allo studente le capacità di sviluppare programmi di analisi e post-processamento di dati in ambiente Matlab. E’ fortemente consigliata la frequenza perché gli argomenti trattati e discussi in aula, e le nozioni fornite durante le prove in laboratorio, possono essere assimilati più facilmente e sono gli unici richiesti per il superamento della prova finale.

    PROGRAMMA/CONTENUTO

    Definizione catena di misura e relativi componenti. Introduzione alle caratteristiche fondamentali di trasduttori, filtri, amplificatori e condizionatori di segnale. Campionatori A/D. Teorema di Nyquist. Risposta in frequenza e taratura dinamica della catena. 

    Trattamento statistico dei dati. Errore statistico legato al numero di campioni ed alla dispersione. Media rms e momenti statistici di ordine superiore. Funzione di densità di probabilità. 

    Introduzione al principio di funzionamento di differenti tipo di sonde e loro applicazioni. 

    Sonde pneumatiche (1,3 e 5 fori): prese di pressione statica, curva caratteristica trasduttore di pressione e calibrazione direzionale delle sonde;

    Sonde di pressione ad elevata risposta in frequenza (FRAPP):  risposta in frequenza taratura dinamica;

    Anemometria a filo caldo (HWA): legge di King e di Jorgensen. 

    Laser Doppler Velocimeter (LDV): introduzione all'effetto Doppler. Particelle traccianti. 

    Particle Image Velocimetry (PIV): cross correlazione e rapporto di magnificazione.

     

    Trattamento dei dati mediante tecniche avanzate: media in fase, trasformata di Fourier, cross-correlazione ed autocorrelazione. Applicazione e sviluppo codici in ambiente Matlab per elaborazione di dati

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

    VKI lecture series, Measurement Thecniques in Fluid Dynamics

    DOCENTI E COMMISSIONI

    Commissione d'esame

    CARLO CRAVERO (Presidente)

    DARIO BARSI

    ANDREA CATTANEI

    MATTEO DELLACASAGRANDE

    FRANCESCA SATTA

    DAVIDE LENGANI (Presidente Supplente)

    DANIELE SIMONI (Presidente Supplente)

    LEZIONI

    Orari delle lezioni

    L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    L’esame si svolgerà in due parti, da sostenere nella stessa giornata. Nella prima parte verrà presentata dallo studente un’esercitazione di elaborazione di dati, precedentemente acquisite dal gruppo di ricerca del docente, forniti allo studente nei giorni precedenti l’esame. Nella seconda parte verrà effettuata una verifica orale delle conoscenze dello studente sugli argomenti di base esposti all’interno dell’insegnamento. La data verrà concordata su appuntamento.

    Si consiglia agli studenti con certificazione di DSA, di disabilità o di altri bisogni educativi speciali di contattare il docente all’inizio del corso per concordare modalità didattiche e d’esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali.

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    L’esame orale permetterà di verificare l’apprendimento dello studente dei principi di funzionamento che stanno alla base delle differenti tecniche di misura e delle differenti formulazioni matematiche per il trattamento statistico dei dati. L’esercitazione consentirà di verificare la capacità dello studente di sviluppare un programma in ambiente Matlab allo scopo di trattare, post-processare ed analizzare opportunamente un insieme di dati, raggiungendo l’obiettivo preposto in termini di analisi statistica e/o dinamica del sistema oggetto di studio.

    Calendario appelli

    Data Ora Luogo Tipologia Note