Matteo Bernardini - Aerodinamica (BSc)

Aerodinamica

Laurea in Ingegneria Aerospaziale · 9 CFU · II anno, II semestre · codice 1021932

Informazioni generali

Docente: Matteo Bernardini
CFU / ore: 9 CFU - 90 ore
Lingua: italiano
Ricevimento: lunedì 16:00–18:00, edificio RM031, stanza 28 (scrivere prima una e-mail a matteo.bernardini@uniroma1.it)
Materiale didattico: appunti e slide sono distribuiti tramite Google Classroom (codice comunicato a lezione)
Scheda ufficiale: Catalogo dei corsi di studio

Obiettivi

Acquisizione dei fondamenti teorici della meccanica dei fluidi e dell'aerodinamica, degli aspetti introduttivi della gasdinamica e degli elementi essenziali per il calcolo delle prestazioni aerodinamiche di profili alari ed ali finite nei diversi regimi di funzionamento.

Prerequisiti

Conoscenza e padronanza delle materie di base: analisi matematica e fisica.

Programma

Settimane 1–4 · Fondamenti

Settimana 1 — Concetti preliminari sulla struttura di un fluido e sulla teoria cinetica dei gas. Richiami di termodinamica dei gas perfetti. Cinematica dei fluidi: descrizione euleriana e lagrangiana.
Settimana 2 — Linee di corrente, traiettorie, linee di fumo. Flussi laminari e turbolenti. Derivata materiale. Sistema e volume di controllo. Teorema del trasporto di Reynolds.
Settimana 3 — Equazioni di governo: principi di conservazione della massa, della quantità di moto e dell'energia. Formulazione integrale e differenziale. Fluidostatica: leggi di Stevino, Pascal e Archimede.
Settimana 4 — Forma adimensionale delle equazioni e significato dei gruppi adimensionali. Numeri di Reynolds e di Mach. Semplificazioni: ipotesi di incomprimibilità e di fluido ideale. Equazioni di Eulero. Concetto di strato limite e soluzione interna/esterna. Flussi a potenziale: irrotazionalità, potenziale della velocità e funzione di corrente. Equazione di Laplace e derivazione dell'equazione di Bernoulli.

Settimane 5–9 · Aerodinamica incomprimibile: profili e ali

Settimana 5 — Flusso intorno al corpo semi-infinito, al cilindro e al cilindro rotante. Generazione della portanza, teorema di Kutta–Joukowsky. Separazione dello strato limite e formazione della scia. Resistenza di forma e resistenza di attrito.
Settimane 6–7 — Flusso attorno a un profilo alare, teoria di Glauert. Condizione di Kutta. Profili alari: portanza, resistenza, momento, centro aerodinamico e centro di pressione. Effetto di spessore, curvatura e incidenza. Stallo e ipersostentatori.
Settimane 8–9 — Ali finite, teoria della linea portante di Prandtl: velocità e resistenza indotta. Vortici a staffa. Distribuzione ellittica della circolazione. Forma in pianta dell'ala.

Settimana 10 · Strato limite

Strato limite laminare, derivazione delle equazioni di strato limite e soluzione di Blasius. Cenni al caso turbolento.

Settimane 11–12 · Flussi comprimibili

Settimana 11 — Velocità del suono e numero di Mach. Propagazione dei disturbi in moto subsonico e supersonico. Formazione di onde d'urto. Relazioni di salto. Flussi quasi-monodimensionali stazionari: funzionamento di prese d'aria e ugelli subsonici e supersonici.
Settimana 12 — Profili alari supersonici: equazione del potenziale comprimibile. Teoria di Ackeret. Urti obliqui e urti staccati.

Testi

Testo di riferimento: G. Graziani, Aerodinamica, ed. 2010.
Ulteriore materiale (appunti e slide) è fornito dal docente in forma digitale.
Approfondimento: J.D. Anderson, Fundamentals of Aerodynamics.

Modalità d'esame

L'esame si compone di due prove scritte e una prova orale. Le due prove scritte durano 90 minuti ciascuna: la prima prevede 15 domande a risposta multipla (2 punti per ogni risposta corretta), la seconda 3 domande a risposta aperta. Per essere ammessi alla seconda prova scritta è necessario un punteggio minimo di 14/30. La prova orale verte sull'intero programma del corso. L'iscrizione all'esame avviene tramite Infostud.