Scheda programma d'esame
FLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE MULTIFASE E REATTIVA
(COMPUTATIONAL FLUIDODYNAMICS)
CHIARA GALLETTI
Anno accademico2018/19
CdSINGEGNERIA CHIMICA
Codice206II
CFU6
PeriodoPrimo semestre
LinguaInglese

ModuliSettoreTipoOreDocente/i
FLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE REATTIVA ED ETEROGENEAING-IND/25LEZIONI60
CHIARA GALLETTI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Il corso si propone di far acquisire allo studente una conoscenza delle tecniche numeriche e dei modelli fisici disponibili nei moderni codici di Fluidodinamica Computazionale (CFD) per la simulazione di flussi turbolenti, multifase e reattivi. Obiettivo è promuovere un utilizzo consapevole della CFD, fornendo linee guida per una scelta corretta dei modelli, interpretazione dei risultati e valutazione della loro affidabilità, oltre che quantificazione delle incertezze.  Lo studente dovrà essere quindi capace di utilizzare un codice CFD per la modellazione di un flusso d’interesse per l'industria chimica e di processo.

Knowledge

The course aims to make the student acquainted with the numerical techniques and physical models available in the modern Computational Fluid Dynamics (CFD) codes for the simulation of turbulent, multiphase and reactive systems. The objective is to promote conscious use of the CFD by providing guidelines for a correct choice of models, interpretation of results and assessment of their reliability, as well as quantification of uncertainties. The student must then be able to use a CFD code for modeling a flow of interest for the chemical and process industry.

Modalità di verifica delle conoscenze

Oltre alle lezioni teoriche, vengono svolte esercitazioni in aula informatica allo scopo di verificare e applicare l'apprendimento delle conoscenze sopra descritte. Tali esercitazioni prevedono lo sviluppo di modelli CFD con software commerciali o non di flussi di interesse per l'ingegneria chimica e di processo.

Assessment criteria of knowledge

In addition to theoretical lessons, classroom exercises are carried out in the computational center in order to verify and apply the learning of the above-described knowledge. These exercises involve the development of CFD models with commercial or open-source softwares of flows encountered in chemical and process engineering.

Capacità

Gli studenti acquisiranno le seguenti capacità:

  • utilizzo di codici CFD;
  • definizione e risoluzione di modelli CFD di flussi turbolenti, reattivi e multifase;
  • analisi delle incertezze legate alla scelta del solutore numerico;
  • analisi delle incertezze legate alla scelta dei modelli fisici.
Skills

The students will acquire the following skills:

  • ability to use CFD codes;
  • definition and rsolution of CFD models of turbulent, reactive and multi-phase flows;
  • analysis of uncertainties related to the choice of numeric solver;
  • analysis of uncertainties related to the choice of physical models.
Modalità di verifica delle capacità

Il progetto da svolgere singolarmente o in gruppo è pensato in modo tale da poter verificare l'acquisizione delle capacità sopra indicate. 

Assessment criteria of skills

The project to be carried out individually or in a group is designed in such a way as to verify the acquisition of the abovementioned capacities.

Comportamenti

Gli studenti acquisiranno sensibilità:

  • nello sviluppo di modelli CFD di flussi tipici dell'ingegneria chimica e di processo;
  • nella scelta dei modelli numerici e fisici più adatti alla risoluzione di specifici flussi; 
  • nella valutazione dell'affidabilità dei risultati modellistici e relative incertezze.
Behaviors

Students will gain sensitivity:

  • in the development of CFD models of flows encountered in the chemical and process engineering;
  • in the choice of numerical and physical models that are best suited to the resolution of specific flows;
  • in assessing the reliability of CFD results and evaluating uncertainties.
Modalità di verifica dei comportamenti

Il progetto proposto  e l'esame orale sono pensati in in modo da poter verificare l'acquisizione dei comportamenti sopra indicati.

Assessment criteria of behaviors

The proposed project and oral exam are designed to verify the acquisition of the abovementioned behaviors.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Lo studente deve avere adeguate conoscenze di:

  • fenomeni di trasporto
Prerequisites

The student must have adequate knowledge of:

  • transport phenomena
Indicazioni metodologiche

Vengono svolte lezioni frontali, anche con l'ausilio di slide. Vengono inoltre svolte esercitazioni in aula informatica, guidate dal docente. La frequenza al corso, sebbene non obbligatoria, è fortemente consigliata.

Le slide (in Inglese) che coprono l'intero programma del corso, le esercitazioni pratiche ed eventuale altro materiale (articoli scientifici) sono resi disponibili agli studenti sulla piattaforma elearning. 

Il docente è disponibile settimanalmente per ricevimento degli studenti.

Qualora fossero presenti studenti stranieri o in presenza di esplicita richiesta degli stidenti del corso il docente è disponibile a svolgere le lezioni in Inglese.

 

Teaching methods

Frontal lessons are held, even with the help of slides.  Exercises, guided by the teacher, on the development of CFD models, are taken in the computational center. The course participation, though not mandatory, is strongly recommended.

The slides (in English) that cover the entire course program, practical exercises and any other material (scientific articles) are made available to students through the elearning platform.

The teacher is available weekly for student reception.

If foreign students are present of if students ask for, the teacher is available to take classes in English.

Programma (contenuti dell'insegnamento)
  1. Governing equations
  2. Numerical solvers
  3. Finite difference methods
  4. Finite volume methods
  5. Solution of linear equations systems
  6. Solution of unsteady flows
  7. Solution of Navier-Stokes equations
  8. Modeling of turbulent flows
  9. Modeling of reactive flows
  10. Modeling of multi-phase flows
Syllabus
  1. Equazioni di conservazione
  2. Solutori numerici
  3. Metodi alle differenze finite
  4. Metodi ai volumi finiti
  5. Soluzione di sistemi di equazioni lineari 
  6. Soluzione di flussi non stazionari
  7. Soluzione delle equazioni di Navier-Stokes 
  8. Modellazione di flussi turbolenti
  9. Modellazione di flussi reattivi
  10. Modellazione di flussi multifase
Bibliografia e materiale didattico

Libri di testo:

  • JH Ferziger and M Peric, "Computational Methods for Fluid Dynamics" , Springer
  • HK Versteeg  and W Malalasekera "An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method", Prentice Hall

Le slide che coprono l'intero programma del corso, le esercitazioni numeriche ed eventuale altro materiale (articoli scientifici) sono resi disponibili agli studenti sulla piattaforma elearning. 

Bibliography

Textbooks:

  • JH Ferziger and M Peric, "Computational Methods for Fluid Dynamics" , Springer
  • HK Versteeg  and W Malalasekera "An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method", Prentice Hall

Slides covering the entire course program, numerical exercises and any other material (scientific articles) are made available to students on the elearning platform.

Indicazioni per non frequentanti

Nessuno

Non-attending students info

None

Modalità d'esame

Prova orale con discussione di un elaborato progettuale svolto singolarmente o in gruppo e domande di teoria. La durata attesa di svolgimento dell'elaborato progettuale è di 2-3 settimane. 

Assessment methods

Oral exam with discussion of a project done individually or in group and assessment of theory.  The group project susually lasts about 2-3 weeks. 

Altri riferimenti web

http://info.dici.unipi.it/chiara-galletti/home/teaching

Additional web pages

http://info.dici.unipi.it/chiara-galletti/home/teaching

Note

Nessuna

Notes

None

Ultimo aggiornamento 01/10/2018 11:13