Insegnamento mutuato da: B030157 - TURBOMACCHINE Laurea Magistrale in INGEGNERIA ENERGETICA Curriculum ENERGIA
Lingua Insegnamento
italiano, inglese
Contenuto del corso
Meccanismi di perdita nelle turbomacchine.
Progettazione preliminare delle turbomacchine.
Compressori assiali e centrifughi.
Turbine assiali.
Pompe centrifughe.
Fenomeni aeroelastici nelle turbomacchine: risposta forzata e flutter. (solo per il corso da 9 CFU)
Generazione e propagazione del rumore nelle turbomacchine. (solo per il corso da 9 CFU)
L’obiettivo del corso è di fornire gli strumenti e le nozioni per una approfondita comprensione del funzionamento delle turbomacchine con particolare riferimento alle turbine a gas sia industriali che aeronautiche.
Laurea Magistrale in Ingegneria Energetica
Conoscenze erogate:
cc2: Strumenti per la modellazione dei sistemi energetici/meccanici/propulsivi e loro ruolo a supporto dell’analisi e progettazione di sistemi e componenti. La comprensione dell’organizzazione dell’informazione in basi di dati e della progettazione informatica a supporto dei processi
cc5: Fluidodinamica applicata e macchine: componenti di macchine e sistemi di conversione dell’energia, propulsivi e principi di progettazione: dall’approccio 0D base alla CFD per la progettazione avanzata (ottimizzazione).
Competenze acquisite:
ca1: Capacità di analisi e modellazione di componenti e sistemi meccanici/elettrici/propulsivi: problemi e modelli alla base dell'ingegneria industriale, con particolare riferimento all'ingegneria meccanica ed energetica.
ca2: Capacità di applicare la propria conoscenza in campo termofluidodinamico e macchinistico per risolvere problemi di termodinamica teorica ed applicata, fluidodinamica e scambio termico.
ca4: Realizzare la progettazione termofluidodinamica dei componenti, a partire dagli aspetti base (0D) fino all’implementazione CFD
Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica
Conoscenze erogate:
cc1: La conoscenza approfondita degli aspetti teorico-scientifici dell'ingegneria, sia in generale sia in modo approfondito relativamente a quelli dell'ingegneria meccanica, nella quale sono capaci di identificare, formulare e risolvere, anche in modo innovativo, problemi complessi o che richiedono un approccio interdisciplinare. La capacità di comprendere un contesto multidisciplinare in ambito ingegneristico e di operare in ottica problem solving.,
cc11: La conoscenza del settore delle macchine approfondendo gli aspetti propriamente connessi con i sistemi per produrre e trasformare l'energia, con riferimento anche alle energie rinnovabili, e/o gli aspetti correlati con i sistemi di propulsione. La comprensione del ruolo svolto dalle diverse tecnologie energetiche al fine di garantire la sostenibilità ambientale ed economica della produzione.
Competenze acquisite:
ca1: La capacità di applicare la propria conoscenza e la propria comprensione per identificare problemi e formulare soluzioni, nell’ambito dell’ingegneria meccanica, per impostare, progettare e realizzare e verificare, sistemi ed apparati anche di elevata complessità funzionale, tenendo conto di implicazioni relative agli aspetti ambientali, economici ed etici, il tutto attraverso l’uso di metodi consolidati;,
ca2: La capacità di applicare la propria conoscenza e la propria comprensione per analizzare e ottimizzare apparati e sistemi meccanici, nonché di innovare i medesimi anche attraverso lo sviluppo ed il miglioramento dei metodi di progettazione, confrontandosi con continuità con la rapida evoluzione propria dell’ambito dell’ingegneria meccanica.,
ca4: La capacità di realizzare progetti ingegneristici adeguati al loro livello di conoscenza e di comprensione, lavorando in collaborazione con ingegneri e non ingegneri. I progetti possono riguardare componenti, apparati e sistemi meccanici di vario genere e per le più ampie applicazioni.,
ca6: La capacità di identificare, localizzare e ottenere dati e informazioni necessari alla valutazione.,
ca11: Le capacità migliorate di presentare in forma scritta, verbale e, eventualmente. multimediale, le proprie argomentazioni e i risultati del proprio studio o lavoro, con caratteristiche di organicità e rigore tecnico.,
ca15: La capacità di raggiungere una preparazione adeguata per poter accedere al terzo livello degli studi universitari (frequenza a master di secondo livello ed a scuole di dottorato), in modo da approfondire ulteriormente conoscenze e capacità nell’ambito della ricerca.
Competenze trasversali:
CT1 Comunicazione tecnica in forma scritta (redazione di rapporti e relazioni individuali)
CT2 Lavoro in gruppo in modalità coordinata
CT3 Sviluppo di una espressione e discussione tecnica adeguata di proprie argomentazioni
CT4 Rappresentazione e comunicazione grafica (redazione di schemi, grafici e tabelle)
CT7 Rispettare impegni e tempi
Prerequisiti
Fluidodinamica, Macchine
Metodi Didattici
L’insegnamento si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali con l'ausilio di dispense fornite dal docente. 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.
Altre Informazioni
Consultare il sito ufficiale dell'insegnamento, per l'accesso chiedere
informazioni al docente: MOODLE https://e-l.unifi.it/
Modalità di verifica apprendimento
La valutazione dello studente prevede lo svolgimento di tre esercitazioni delle quali si richiede di presentare l'elaborato al momento dell'esame che consiste di una sola prova orale. Le esercitazioni vengono svolte in un gruppo di studenti (3-4) in modo da favorire il lavoro coordinato (CT2), devono essere presentate prima della prova orale (CT7) in forma di relazione scritta che riporta una discussione critica dei risultati ottenuti in forma numerica e grafica (CT1, CT3, CT4).
Le esercitazioni consistono nel progetto di massima di diverse configurazioni di turbomacchine e il loro svolgimento viene valutato al momento dell'esame. Seguono una o due domande volte a verificare la comprensione e la preparazione degli argomenti del corso da parte dello studente.
Lo studente deve dimostrare di aver acquisito un'adeguata conoscenza degli strumenti per la modellazione a disposizione del progettista (CC2-B068, CC5-B068) per impostare analisi adeguate al fine di ottenere la progettazione di massima di componenti di turbomacchine, ricavare informazioni per migliorarne le prestazioni (CC4-B068) e formulare soluzioni adeguate (CA2-B068, CA4-B068).
La verifica di ciò viene effettuata sulla base dello svolgimento delle esercitazioni.
Programma del corso
COMPRESSORI:
- Utilizzo della teoria elementare, triangoli di velocità scambi energetici.
- Tipologie di palettature, flusso interpalare, strato limite e diffusione.
- Flusso meridiano ed effetti tridimensionali.
- Cenni al funzionamento fuori progetto
- Palettature per compressori assiali
- Palettature per compressori centrifughi
- Bilanci di stadio, stallo, choke
POMPE:
- Dettagli delle caratteristiche di funzionamento.
- Tipologie di giranti, diffusori e volute.
- Cavitazione e NPSH.
- Progettazione e dimensionamento delle pompe.
TURBINE:
- Approfondimenti della teoria elementare.
- Flusso interpalare, perdite di profilo, tipologie di flusso transonico.
- flusso meridiano ed effetti tridimensionali.
- Palettature per turbine assiali.
- Analisi dettagliata dello stadio.
- Correlazioni di perdita.
AEROELASTICITÀ (solo corso da 9 CFU)
- fenomeni aeroelastici e loro cause, analisi aeroelastica sperimentale e numerica
- angolo di sfasamento interpalare e diametri nodali, modi reali e complessi
- progettazione a risposta forzata, diagramma di Campbell
-progettazione a flutter, diagramma di Goodman
AEROACUSTICA (solo corso da 9 CFU)
- onde acustiche, tipologie di rumore e relative sorgenti, grandezze acustiche
- acustica dei condotti, analisi aeroacustica sperimentale e numerica, onde cut-on e cut-off
- tecniche di progettazione aeroacustica e abbattimento del rumore