99576 - NUMERICAL MODELLING OF HEAT AND FLUID FLOW M

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente acquisisce la conoscenza di vari metodi numerici per la risoluzione numerica delle equazioni di conservazione della massa, quantità di moto ed energia e di diversi software per la progettazione termofluidodinamica nell'ambito dell'automotive e dell’ingegneria meccanica.

Contenuti

Modulo 1 - Modellazione termofluidodinamica

- Richiami sulle nozioni elementari della termofluidodinamica.
- Deduzione delle equazioni di bilancio locale in un fluido.
- Approssimazione di Boussinesq.
- Ipotesi di Prandtl dello strato limite per moti incomprimibili bidimensionali.
- Strato limite di Blasius per il moto attorno ad una lamina piana sottile: ipotesi di similarità.
- Soluzione di Blasius: campo di velocità e coefficiente di trascinamento, campo di temperatura e numero di Nusselt.
- Soluzione numerica per strati limite con il metodo della variabile di similarità.

Modulo 2 - Simulazione numerica

Metodi di discretizzazione e di soluzione delle equazioni della termofluidodinamica, con particolare approfondimento al metodo dei volumi finiti. Il metodo viene quindi applicato (tramite il codice Open Source OpenFOAM) ai seguenti casi studio affrontati per via analitica durante il primo modulo, allo scopo di ottenere la validazione del codice numerico tramite il confronto con le soluzioni analitiche:
- Problemi di strato limite in domini bidimensionali e tridimensionali.
- Estensione a problemi di fluidodinamica in regime turbolento affrontati con metodi RANS e LES.
- Problemi classici della fluidodinamica isoterma: flusso intorno ad ostacoli 2d e 3d in regime turbolento.
- Metodi di validazione e post-processing dei risultati. Valutazione dell’incertezza associata alla simulazione numerica tramite il metodo di Roache.

 

Un video presentazione dell’insegnamento è disponibile attraverso i Link ad altre eventuali informazioni, a fondo pagina.

Testi/Bibliografia

- Appunti delle lezioni.
- S. Kakaç, Y. Yener - Convective Heat Transfer - CRC Press, 1994.
- V.S. Arpaci, P.S. Larsen - Convection Heat Transfer - Prentice-Hall, 1984.
- A. Bejan - Convection Heat Transfer - Wiley, 1984.
- S.V. Patankar - Numerical Heat Transfer and Fluid Flow - McGraw-Hill, 1980.

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni in aula e in laboratorio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova orale. La prova orale mira a verificare l'acquisizione delle conoscenze relative al programma del corso, sia sotto il profilo teorico che per la capacità di affrontare la soluzione numerica di semplici problemi di termofluidodinamica tramite il metodo dei volumi finiti.
Lo studente potrà preparare una relazione scritta su uno degli argomenti trattati nel corso, a sua libera scelta, affrontando sia gli aspetti teorici che la simulazione numerica. In questo caso, la prova orale consisterà nella presentazione e nella discussione di tale relazione scritta.
Il voto finale, espresso in trentesimi, tiene conto della valutazione complessiva in merito alla conoscenza teorica ed all'abilità pratica nella risoluzione di problemi.

Strumenti a supporto della didattica

Lezioni alla lavagna, presentazioni con l'ausilio del pc, dimostrazioni sull'uso di codici numerici in aula ed in laboratorio informatico.

Link ad altre eventuali informazioni

https://youtu.be/xDyoar44UDo

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Antonio Barletta

Consulta il sito web di Beatrice Pulvirenti