PRESENTAZIONE

Il modulo fornisce agli studenti gli strumenti per il dimensionamento dei differenti componenti di un motore aeronautico, a partire dai requisiti di spinta richiesti e dalle condizioni termodinamiche del ciclo di riferimento. Successivamente, il funzionamento di ogni singolo componente verrà approfondito mediante analisi di dettaglio della fluidodinamica interna al fine di individuare i parametri geometrici e fluidodinamici più significativi che ne determinano le prestazioni.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento si propone di fornire agli studenti strumenti utili alla progettazione dei diversi componenti che costituiscono un motore aeronautico: prese d’aria frontali, compressore, camera di combustione, turbina, diffusore ed ugello di scarico.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo studente alla fine del modulo sarà in grado di:

- effettuare un’analisi dettagliata del ciclo termodinamico di un motore d’aereo, con lo scopo di individuare le condizioni al contorno per il dimensionamento di ogni singolo componente;

- effettuare il progetto preliminare di diffusore, compressore, camera di combustione, turbina ed ugello propulsivo;

- conoscere ed analizzare in dettaglio l’aerodinamica interna dei differenti componenti;

- accoppiare i differenti componenti al fine di identificare il punto di funzionamento dell’intero sistema.

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali. Al fine di fornire una visione dettagliata del funzionamento reale di ogni componente, e relative problematiche, verranno inoltre presentati e discussi risultati ottenuti da recenti indagini computazionali e sperimentali che mostrano l’andamento reale del flusso all’interno di ogni singolo componente. E’ fortemente consigliata la frequenza perché gli argomenti trattati e discussi in aula possono essere assimilati più facilmente e sono gli unici richiesti per il superamento della prova finale.

Gli studenti che abbiano certificazioni in corso di validità per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente per la disabilità della Scuola Politecnica, Prof. Federico Scarpa (federico.scarpa@unige.it), all’inizio dell’insegnamento per concordare eventuali modalità didattiche e di esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali

PROGRAMMA/CONTENUTO

• Prestazioni richieste al motore aeronautico. Analisi del ciclo termodinamico di un motore aeronautico a turbogetto. Rapporti di compressione e di temperatura del ciclo. Valutazione della spinta e rendimento propulsivo.

• Architettura di un motore aeronautico a turbogetto. Requisiti progettuali dei moduli principali: presa di aspirazione aria, gruppo compressore, camera di combustione, turbina, diffusori, ugello di scarico. 

• Schema di dimensionamento e criteri di progettazione dei diversi componenti:

1.  Portata specifica ridotta per il dimensionamento delle prese d’aria. Mappe di Sovran e Klomp per il dimensionamento di diffusori. Effetto della disuniformità del flusso sul recupero di pressione e valutazione del recupero di pressione e delle perdite di energia meccanica nel diffusore. 
2. Dimensionamento ugello di scarico. Sorgenti di perdita di spinta legati alla portata effettiva smaltita (coefficiente di efflusso) e caduta di pressione totale (perdite di strato limite). Confronto prestazioni ugello convergente con ugello convergente-divergente
3. Dimensionamento alla linea media di compressore e turbina. Identificazione numero di stadi. Applicazione della legge dell’equilibrio radiale per il dimensionamento tridimensionale di stadi di compressore e turbina. Correlazioni di Lieblein e Zweifel per soglia limite carico aerodinamico di pale di compressore e turbina ed identificazione numero di pale per stadio. Procedura di design di pale di compressore mediante profili NACA65. Design di pale di turbina mediante profili ad arco di parabola. Introduzione ad effetti tridimensionali legati allo sviluppo dei flussi secondari e correlazioni per generazione di perdite e deflessione.
4. Dimensionamento del condotto ad S tra turbina di alta e turbina di bassa pressione. Mappe sperimentali per valutazione effetti legati ad instazionarietà e curvatura delle superfici.
5. Correlazione di Kerrebrock e Lefebvre per la determinazione della caduta di pressione totale in camera di combustione. 

• Accoppiamento dei vari componenti. Comportamento off-design del motore.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

• S. Farokhi, “Aircraft Propulsion”, Wiley and Sons, 2009
• J. Mattingly, W. Heiser, D. Pratt, “Aircraft Engine Design: Second Edition”, AIAA Education Series 2002

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

DANIELE SIMONI (Presidente)

DARIO BARSI

VIRGINIA BOLOGNA

MATTEO DELLACASAGRANDE

DANIELE PETRONIO

FRANCESCA SATTA (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/corsi/9270/studenti-orario

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame si svolgerà tramite verifica orale. 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 dei differenti componenti del motore aeronautico e come essi possano essere ottimizzati grazie alla migliore conoscenza della fluidodinamica interna. Verrà inoltre valutata la padronanza da parte dello studente nell’impiego di correlazioni e strumenti per la progettazione dei differenti componenti, e della capacità di approfondimento sull’accoppiamento delle diverse parti del motore.

Calendario appelli