Fornire le conoscenze di base utili allo studio del funzionamento ed alla caratterizzazione delle performance dei principali propulsori ad elica e a getto di impiego aeronautico e aerospaziale. L’obiettivo è perseguito estendendo e completando le conoscenze di base relative ai flussi compressibili. Particolare cura verrà data allo studio della stabilità di flussi liberi ed a parete.
scheda docente
materiale didattico
Concetti Introduttivi; Richiami flussi compressibili isentropici; urti normali. Dimensionamento circuiti gasdinamici; Flussi alla Fanno e flussi alla Rayleigh; Urti obliqui, odografa degli urti. Interazione tra urti. Urti staccati. Espansione di Prandtl-Meyer. Flussi potenziali compressibili; teoria lineare, profili alari supersonici. Cenni al metodo delle caratteristiche: caso 2D, stazionario
PARTE 2: ELEMENTI DI MOTORI PER AEROMOBILI
Concetti introduttivi: Classificazione dei propulsori; introduzione alle prestazioni dei propulsori; definizione della Spinta e delle Potenze. Definizione ed espressione dei rendimenti. Parametri prestazionali dei propulsori. Richiami ciclo Turbogas ideale e Ciclo Turbogas reale. Turbogetto Semplice a punto fisso e in volo. Turbogetto con post-combustore. Turbofan a flussi separati ed associati. Turboelica. Ramjet. Cenni su eliche aeronautiche: teoria dell’elemento di pala. Prese dinamiche subsoniche e supersoniche. Ugelli propulsivi subsonici e supersonici.
PARTE 3: ELEMENTI DI ANALISI DI STABILITÀ
Introduzione all'analisi di stabilità in meccanica dei fluidi; vortex sheet; stabilità temporale e spaziale; equazioni di Rayleigh e Orr-Sommerfeld; stabilità di flussi di tipo shear flow e di flussi a parete; teorema del punto di inflessione di Rayleigh; metodi numerici per la soluzione di problemi di stabilità; stabilità modale e non modale; rappresentazione nello spazio di stato di sistemi dinamici
ESERCITAZIONI PREVISTE
Esercitazione comportamento di un circuito gasdinamico (in laboratorio di calcolo). Esercitazione urti obliqui (in aula). Esercizi espansioni di Prandtl-Meyer e profili supersonici (in aula). Esercizi su: Turbogetto Semplice; Turbogetto con post-combustione; turbo fan a flussi separati e associati. Prese dinamiche e Ugelli propulsivi (in aula).
Ulteriori testi di supporto sono i seguenti:
HILL P., PETERSON C., “MECHANICS AND THERMODYNAMICS OF PROPULSION”, ADDISON WESLEY PUBL., 2ND ED., 1992.
CUMPSTY N., “JET PROPULSION”, CAMBRIDGE UNIV. PRESS, 1997.
Programma
PARTE 1: ELEMENTI DI GASDINAMICAConcetti Introduttivi; Richiami flussi compressibili isentropici; urti normali. Dimensionamento circuiti gasdinamici; Flussi alla Fanno e flussi alla Rayleigh; Urti obliqui, odografa degli urti. Interazione tra urti. Urti staccati. Espansione di Prandtl-Meyer. Flussi potenziali compressibili; teoria lineare, profili alari supersonici. Cenni al metodo delle caratteristiche: caso 2D, stazionario
PARTE 2: ELEMENTI DI MOTORI PER AEROMOBILI
Concetti introduttivi: Classificazione dei propulsori; introduzione alle prestazioni dei propulsori; definizione della Spinta e delle Potenze. Definizione ed espressione dei rendimenti. Parametri prestazionali dei propulsori. Richiami ciclo Turbogas ideale e Ciclo Turbogas reale. Turbogetto Semplice a punto fisso e in volo. Turbogetto con post-combustore. Turbofan a flussi separati ed associati. Turboelica. Ramjet. Cenni su eliche aeronautiche: teoria dell’elemento di pala. Prese dinamiche subsoniche e supersoniche. Ugelli propulsivi subsonici e supersonici.
PARTE 3: ELEMENTI DI ANALISI DI STABILITÀ
Introduzione all'analisi di stabilità in meccanica dei fluidi; vortex sheet; stabilità temporale e spaziale; equazioni di Rayleigh e Orr-Sommerfeld; stabilità di flussi di tipo shear flow e di flussi a parete; teorema del punto di inflessione di Rayleigh; metodi numerici per la soluzione di problemi di stabilità; stabilità modale e non modale; rappresentazione nello spazio di stato di sistemi dinamici
ESERCITAZIONI PREVISTE
Esercitazione comportamento di un circuito gasdinamico (in laboratorio di calcolo). Esercitazione urti obliqui (in aula). Esercizi espansioni di Prandtl-Meyer e profili supersonici (in aula). Esercizi su: Turbogetto Semplice; Turbogetto con post-combustione; turbo fan a flussi separati e associati. Prese dinamiche e Ugelli propulsivi (in aula).
Testi Adottati
Il principale materiale didattico dell'insegnamento è costituito dalle dispense realizzate dal docente ed utilizzate durante le lezioni, reperibili dal sito del docente (link comunicato all’inizio del corso).Ulteriori testi di supporto sono i seguenti:
HILL P., PETERSON C., “MECHANICS AND THERMODYNAMICS OF PROPULSION”, ADDISON WESLEY PUBL., 2ND ED., 1992.
CUMPSTY N., “JET PROPULSION”, CAMBRIDGE UNIV. PRESS, 1997.
Bibliografia Di Riferimento
Il principale materiale didattico dell'insegnamento è costituito dalle dispense realizzate dal docente ed utilizzate durante le lezioni, reperibili dal sito del docente (link comunicato all’inizio del corso). Ulteriori testi di supporto sono i seguenti: HILL P., PETERSON C., “MECHANICS AND THERMODYNAMICS OF PROPULSION”, ADDISON WESLEY PUBL., 2ND ED., 1992. CUMPSTY N., “JET PROPULSION”, CAMBRIDGE UNIV. PRESS, 1997.Modalità Erogazione
Il corso si svolge mediante lezioni frontali in aula ed esercitazioni al calcolatore. Il materiale didattico viene messo a disposizione attraverso il sito del docente o tramite la piattaforma Moodle. Il corso viene integrato da seminari tenuti da personale di alto profilo proveniente da industrie o centri di ricerca. Tenendo conto possibili problematiche legate all’organizzazione, sono previste anche visite didattiche presso centri di ricerca ed aziende del settore aeronautico e aerospaziale dell’area romana. Nel caso di un prolungamento dell’emergenza sanitaria da COVID-19 saranno recepite tutte le disposizioni che regolino le modalità di svolgimento delle attività didattiche e della valutazione degli studenti. Per lo svolgimento delle lezioni si prevede la pubblicazione di video-lezioni (mediante la piattaforma Moodle) e l’utilizzo di piattaforme informatiche opportune (ad es. MS Teams o Skype) per supportare lo svolgimento delle lezioni e il ricevimento studenti in modalità telematica.Modalità Frequenza
La frequenza del corso non è obbligatoria ma consigliata ai fini del superamento dell'esame. Non vengono accertate le presenze e non vi sono penalità per i non frequentantiModalità Valutazione
La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova scritta ed una prova orale. Le date di esame per l'insegnamento seguiranno il calendario di esami del Collegio Didattico di Ingegneria Aeronautica. Sarà prevista una data di esame per ogni appello a partire della quale saranno rese disponibili altre giornate per sostenere l’esame. Nel caso di un prolungamento dell’emergenza sanitaria da COVID-19 saranno recepite tutte le disposizioni che regolino le modalità di svolgimento delle attività didattiche e della valutazione degli studenti. La valutazione degli studenti si svolgerà mediante l’utilizzo di piattaforme informatiche opportune (ad es. MS Teams) secondo le linee guida opportunamente predisposte dagli organi competenti.