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FLUIDODINAMICA NUMERICA

Flavio GIANNETTI FLUIDODINAMICA NUMERICA

0622300002
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
INGEGNERIA MECCANICA
2024/2025



OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 1
ANNO ORDINAMENTO 2018
PRIMO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
990LEZIONE
FLAVIO GIANNETTI T Curriculum
Obiettivi
IL CORSO HA L'OBIETTIVO DI FORNIRE ALLO STUDENTE LA CONOSCENZA DELLE PRINCIPALI METODOLOGIE NUMERICHE UTILIZZATE IN INGEGNERIA, PRENDENDO SPUNTO DAI PROBLEMI MULTIDIMENSIONALI TIPICI DELLA FLUIDODINAMICA IN CUI TALI TECNICHE TROVANO IMPIEGO. AL TERMINE DEL CORSO LO STUDENTE AVRA' ACQUISITO LE SEGUENTI CAPACITA' ED ABILITA':

• CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
CONOSCENZA E COMPRENSIONE DEI METODI NUMERICI DI MAGGIOR USO IN INGEGNERIA E DEI PROBLEMI MULTIDIMENSIONALI TIPICI DELLA FLUIDODINAMICA. IN PARTICOLARE L'INSEGNAMENTO MIRA A FAR ACQUISIRE AGLI STUDENTI CONOSCENZA SU:
-DIFFERENZE FINITE ED ELEMENTI FINITI. CONCETTI DI CONVERGENZA E CONSITENZA
-METODI PER LA RISOLUZIONE DI PROBLEMI A VALORI INIZIALI E AL CONTRONO MONODIMENSIONALI
- METODI PER LA RISOLUZIONE DI PROBLEMI ELLITTICI, PARABOLICI E IPERBOLICI MULTIDIMENSIONALI
-METODI PER LA RISOLUZIONE DELLE EQUAZIONI DI STRATO LIMITE, DI STOKES E NAVIER STOKES

• CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE : SAPER ANALIZZARE E RISOLVERE NUMERICAMENTE PROBLEMI PRATICI TIPICI DELLA FLUIDODINAMICA:
ALLA FINE DEL CORSO LO STUDENTE DOVRA’ SAPER
-DISCRETIZZARE E RISOVERE PROBLEMI TIPICI DI USO INGEGNERISTICO
-DISCRETIZZARE E RISOLVERE EQ. LINEARI E NON-LINEARI ELLITTICHE, PARABOLICHE ED IPERBOLICHE
-DISCRETIZZARE E RISOLVERE LE EQUAZIONI STAZIONARIE E NON STAZIONARIE DI STRATO LIMITE , LE EQUAZIONI DI STOKES E NAVIER STOKES IN GEMETRIE SEMPLICI

• AUTONOMIA DI GIUDIZIO: SAPER INDIVIDUARE I METODI PIÙ APPROPRIATI PER RISOLVERE PROBLEMI ANALITICI E NUMERICI LEGATI AL CONTESTO IN ESAME

• ABILITÀ COMUNICATIVE : SAPER DESCRIVERE, IN FORMA SCRITTA, IN MODO CHIARO E SINTETICO ED ESPORRE ORALMENTE CON PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO GLI OBIETTIVI, IL PROCEDIMENTO ED I RISULTATI DELLE ELABORAZIONI EFFETTUATE.

• CAPACITÀ DI APPRENDERE: SAPER APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE A CONTESTI DIFFERENTI DA QUELLI PRESENTATI DURANTE IL CORSO, ED APPROFONDIRE GLI ARGOMENTI TRATTATI USANDO MATERIALI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI

Prerequisiti
PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI E' RICHIESTA LA CONOSCENZA DEI PIU' COMUNI METODI NUMERICI PER LA RISOLUZIONE DI SISTEMI LINEARI, DELLE FORMULE DI QUADRATURA E DELLE BASI DI MECCANICA DEI FLUIDI INSEGNATE NEL RELATIVO CORSO.
Contenuti
•DIFFERENZE FINITE (TEORIA 4H, ESERCITAZIONE 2H): CLASSIFICAZIONE DEI METODI NUMERICI. DERIVAZIONE DELLE FORMULE ALLE DIFFERENZE E LORO ACCURATEZZA

•LINGUAGGI DI ALTO LIVELLO (TEORIA 3H, ESERCITAZIONE 1H):  STRUTTURA E STILE DI UN PROGRAMMA DI CALCOLO NUMERICO. 

•SIMULAZIONE NUMERICA DI SISTEMI A PARAMETRI CONCENTRATI (TEORIA 8H, ESERCITAZIONI 6H): PROBLEMI A VALORI INIZIALI E RISOLUZIONE NUMERICA TRAMITE METODI MULTI-STEP E MULTI-STADIO. STABILITÀ ZERO ED ASSOLUTA. ANALISI MODALE. CONSISTENZA, STABILITÀ E CONVERGENZA. PROBLEMI A VALORI AL CONTORNO E LORO RISOLUZIONE CON METODO DIRETTO E “SHOOTING”.

•SOLUZIONE NUMERICA DI PROBLEMI DIPENDENTI DA SPAZIO E TEMPO (TEORIA 10H, ESERCITAZIONI 6H): CLASSIFICAZIONE DELLE PDE. METODI PER L'EQUAZIONE DEL CALORE 1D E LORO STABILITÀ. SEMI-DISCRETIZZAZIONE. EQUAZIONI IPERBOLICHE E TEORIA DELLE RETTE CARATTERISTICHE. EQUAZIONE DI CONVEZIONE E SUA DISCRETIZZAZIONE. CONDIZIONE CFL. 

•SOLUZIONE NUMERICA DI PROBLEMI SPAZIALI IN 2D E 3D (TEORIA 8H, ESERCITAZIONI 6H): PROBLEMI ELLITTICI E LORO SOLUZIONE TRAMITE METODO DIRETTO (LU) ED ITERATIVO (JACOBI, GAUSS-SEIDEL, ADI). TEMPI DI CALCOLO CARATTERISTICI. CENNI AI METODI MULTIGRID. 

•EQUAZIONI DI STRATO LIMITE (TEORIA 7H, ESERCITAZIONI 5H):  DERIVAZIONE TRAMITE SVILUPPO ASINTOTICO. TRASFORMATA DI VON MISES. SOLUZIONI SIMILI. RISOLUZIONE NUMERICA IN VARIABILI PRIMITIVE E FUNZIONE DI CORRENTE. 

•EQUAZIONI DI STOKES (TEORIA 7H, ESERCITAZIONI 5H): CARATTERE DELLE EQUAZIONI E CONDIZIONI AL CONTORNO. FORMULAZIONE IN VARIABILI PRIMITIVE E FUNZIONE DI CORRENTE - VORTICITÀ. GRIGLIA COLOCATA E STAGGERED. RISOLUZIONE CON METODO DIRETTO ED ITERATIVO. METODO DI CORREZIONE DELLA PRESSIONE. 

•EQUAZIONI DI NAVIER-STOKES (TEORIA 7H, ESERCITAZIONI 5H):  DISCRETIZZAZIONE DEI TERMINI CONVETTIVI:  FORMA PSI-OMEGA E FORMA PRIMITIVA. DISCRETIZZAZIONE CONSERVATIVE ED IMPLICAZIONI PER LA STABILITÀ NUMERICA. 



Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO PREVEDE UN TOTALE DI 90 ORE (9CFU) DI DIDATTICA COSÌ SUDDIVISE:  54 ORE DI LEZIONE FRONTALE E 36 ORE DI ESERCITAZIONI SVOLTE IN AULA. DURANTE LE ESERCITAZIONI SARANNO DISCUSSI ED IMPLEMENTATI AL CALCOLATORE GLI TUTTI GLI ALGORITMI NUMERICI TRATTATI DURANTE IL CORSO: LO SVILUPPO DEI CODICI SARA' EFFETTUATO CON LA PARTECIPAZIONE ATTIVA DEGLI STUDENTI. 
Verifica dell'apprendimento
LA VALUTAZIONE DEL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI AVVERRÀ MEDIANTE UNA PROVA SCRITTA DELLA DURATA DI CIRCA DUE ORE TESA AD ACCERTARE IL LIVELLO DI CONOSCENZA RAGGIUNTO DALLO STUDENTE SUI CONTENUTI TEORICI, METODOLOGICI E DI PROGRAMMAZIONE TRATTATI NEL CORSO, NONCHÉ LA SUA CAPACITÀ DI COMUNICAZIONE ED UTILIZZO DELLA APPROPRIATA TERMINOLOGIA SCIENTIFICA. FANNO PARTE INTEGRANTE DELLA VALUTAZIONE, OVE SVOLTE, PROVE INTRACORSO DELLO STESSO FORMATO. IL VOTO FINALE SARA' ESPRESSO IN TRENTESIMI CONSIDERANDO GLI ESITI DEI VOTI RIPORTATI IN CIASCUNA PROVA. IL VOTO MINIMO (18/30) E' CONSEGUITO MEDIANTE UNA CORRETTA FORMULAZIONE MODELLISTICA E UNA SUFFICIENTE CONOSCENZA DEGLI ARGOMENTI DEL CORSO.
IL VOTO MASSIMO (30/30) E' ATTRIBUITO ALLO STUDENTE CHE PROPONGA SOLUZIONI CORRETTE SUL PIANO QUALITATIVO E QUANTITATIVO E CHE MOSTRI COMPLETA ED APPROFONDITA PADRONANZA DEI TEMI DEL CORSO.
Testi
LIBRI DI TESTO:
1) R. J. LEVEQUE: FINITE DIFFERENCE METHODS FOR ORDINARY AND PARTIAL DIFFERENTIAL EQUATIONS (SIAM 2007)
2) J. D. ANDERSON : COMMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS . (MCGRAW HILL 1995)
3) P. LUCHINI: ONDE NEI FLUIDI, INSTABILITA E TURBOLENZA. DIPARTIMENTO DI PROGETTAZIONE AERONAUTICA, UNIVERSITA DI NAPOLI, 1993 (CONSULTABILE SU HTTP://ELEARNING.DIMEC.UNISA.IT)
TESTI DI APPROFONDIMENTO:
1) P. LUCHINI, M. QUADRIO: AERODINAMICA. DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE, POLITECNICO DI MILANO, 2000-2002; (CONSULTABILE SU HTTPS://HOME.AERO.POLIMI.IT/QUADRIO/IT/DIDATTICA/DISPENSENUOVE.HTML E SU HTTP://ELEARNING.DIMEC.UNISA.IT)
2) S. K. GODUNOV, V. S. RIABENKI: DIFFERENCE SCHEMES (ELSEVIER 1987) 
3) G. I. MARCIUK: METODI DEL CALCOLO NUMERICO (EDITORI RIUNITI 1984) 
4) R. W. HAMMING: NUMERICAL METHODS FOR SCIENTISTS AND ENGINEERS (DOVER 1987)
5) R. J. LEVEQUE: NUMERICAL METHODS FOR CONSERVATION LAWS. (BIRKHAUSER 1992)
Altre Informazioni
CORSO EROGATO IN LINGUA ITALIANA. ULTERIORI INFORMAZIONI SUL CORSO (MATERIALE DIDATTICO, VECCHIE TRACCE DI ESAME, ORARI DELLE ESERCITAZIONI,...) SONO DISPONIBILI SUL SITO MOODLE DEL CORSO.
Orari Lezioni

  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2024-11-18]