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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
Week 1 - Concetti preliminari sulla struttura di un fluido e sulla teoria cinetica dei gas. Richiami di termodinamica sui gas perfetti. Cinematica dei fluidi: descrizione euleriana e lagrangiana.
Week 2 - Linee di corrente, traiettorie, linee di fumo. Flussi laminari e turbolenti. Derivata materiale. Sistema e volume di controllo. Teorema del trasporto di Reynolds.
Week 3 - Equazioni di governo: principi di conservazione della massa, quantità di moto ed energia. Formulazione integrale e differenziale. Fluidostatica: legge di Stevino, legge di Pascal e legge di Archimede.
Week 4 - Forma adimensionale delle equazioni e significato dei gruppi adimensionali. Numero di Reynolds. Numero 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.
Week 5 - Flusso intorno al corpo semi-infinito, cilindro e cilindro rotante. Generazione della portanza, teorema di Kutta-Joukowsky. Separazione dello strato limite e formazione della scia. Resistenza di forma e resistenza di attrito.
Week 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 ed incidenza. Stallo e ipersostentatori.
Week 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.
Week 10 - Strato limite laminare, derivazione delle equazioni di strato limite e soluzione di Blasius. Cenni al caso turbolento.
Week 11 - Flussi comprimibili: 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 1D stazionari: funzionamento di prese d'aria e ugelli subsonici e supersonici.
Week 12 - Profili alari supersonici: equazione del potenziale comprimibile. Teoria di Ackeret. Urti obliqui e urti staccati.
Testi adottati
Il testo di riferimento è il libro: Aerodinamica - Giorgio Graziani (Ed. 2010)
Ulteriore materiale per l'approfondimento di alcuni argomenti è fornito dal docente in forma digitale (appunti e slides).
Testi di approfondimento:
- Fundamentals of Aerodynamics - J.D. Anderson
Modalità d'esame
L'esame si compone di due prove scritte e una prova orale. Le due prove scritte hanno una durata di 90 minuti. 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. Il colloquio della prova orale verte sull'intero programma del corso.
Risultati appelli
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