ECTS - University of Pisa
MODULO DI TERMOFLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE
Lo studente acquisirà conoscenze in relazione ai principali metodi numerici per la soluzione di problemi rilevanti per l'Energetica, con specifico riferimento agli aspetti di fluidodinamica e di scambio termico.
MODULO DI SISTEMI MULTIFASE
Lo studente acquisirà conoscenze in relazione ai principali processi fisici che governano il passaggio di fase in generale e liquido-aeriforme in particolare, con particolare attenzione ai processi di ebollizione, evaporazione e condensazione. Lo studente acquisirà nozioni per la progettazione di scambiatori bifase diretti ed indiretti (het pipes) e di componenti atti all'asciugatura e all'essicazione di materiali porosi.
The student will familiarise with the main numerical techniques necessary to solve problems of relevance for Energy Systems, with specific reference to aspects of fluiddynamics and heat transfer.
MULTIPHASE SYSTEMS MODULE
The student will get the knowledge of main physical processes driving the phase change mechanisms in general and the gas-liquid phase change in particular. He will have a solid knowledge of the boiling, evaporation and condensation processes and he will have an advanced knowledge of the two-phase heat exchangers (direct and undirect (heat pipes)) and of drying devices for porous materials.
MODULO DI TERMOFLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE
Esame orale relativo agli aspetti teorici.
MODULO DI SISTEMI MULTIFASE
Lo studente sarà valutato sulla sua capacità di discutere i maggiori contenuti del corso usando un linguaggio chiaro e una metodologia appropriata. Lo studente dovrà esporre con chiarezza i concetti generali del corso e deve essere abile di collegare differenti argomenti del corso da un punto di vista teorico.
Metodo:
Oral Examination on theoretical aspects.
MULTIPHASE SYSTEMS MODULE
The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology. The student must clearly explain the general concepts of this course and must be able to connect different topics of this course from a theoretical point of view.
Methods:
MODULO DI TERMOFLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE
I numerosi esempi di applicazione svolti durante le esercitazioni permetteranno allo studente di acquisire abilità di base nella risoluzione di problemi numerici relativi ai sistemi energetici, tramite l'uso di fogli di calcolo e di programmi in MATLAB. Saranno anche proposti esercizi di base con un codice di fluidodinamica computazionale
MODULO DI SISTEMI BIFASE
Lo studente che completerà il corso con successo sarà capace di verificare le prestazioni e di progettare componenti dove si realizza un scambio termico bifase (bollitori, condensatori, evaporatori). Lo studente sarà in grado di verificare le prestazioni e di progettare scambiatori a tubo di calore, nonchè la portata di vapore evaporante dai principali processi diffusivi e dall'essicazione di materiali porosi.
The several examples of application proposed during exercises will allow the student to acquire basic abilities in the solution of numerical problems related to energy systems, by the use of spreadhseets and MATLAB scripts. Basic exercises with the use of a CFD code will be also proposed.
MULTIPHASE SYSTEMS MODULE
The student who successfully completes the course will able to evaluate the performance and design two-phase devices (boiler, evaporator and condenser). He will be able to basically evaluate the performance of heat pipes and to calculate the mass flow rate diffusing through the gas.liquid interface. He will be able to design dryers for porous materials.
MODULO DI TERMOFLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE
Esame orale con la disussione di applicazioni pratiche.
MODULO DI SISTEMI BIFASE
Lo studente sarà valutato sulla sua capacità di progettare preliminarmente un dispositivo bifase. L'esame sarò orale con discussione di applicazioni pratiche
Oral examination with the discussion of practical applications.
MULTIPHASE SYSTEMS MODULE
The student will be assessed on his/her ability to preliminary design a two-phase device. Oral examination with the discussion of practical applications.
MODULO DI TERMOFLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE
Lo studente è stimolato ad acquisire dimestichezza con i metodi numerici per la risoluzione di problemi energetici, imparando a cmprendere potenzialità e limiti degli strumenti di calcolo a disposizione a a giudicare in termini ingegneristici la validità dei risultati ottenuti.
MODULO DI SISTEMI BIFASE
Lo studente dovrà partecipare attivamente alle lezioni. Lo studente dovrà responsabilmente concludere i compiti assegnati durante il corso. Egli dovrà essere capace di analizzare i problemi in autonomia e di proporre soluzioni che da discutere in gruppi di lavoro. Egli dovrà adattare il proprio comportamento alla risoluzione dei diversi problemi tecnici incontrati durante il corso.
The student is stimulated to become familiar with the numerical methods necessary for the solution of energy problems, learning to understand capabilities and limitations of the available numerical tools and to make use of engineering judgement in evaluating the validity of the obtained results.
MULTIPHASE SYSTEMS MODULE
The student should busily attend the lessons. The student should complete the assigned taks with responsibility He should be capable of solving the problems alone and proposing solutions that must be discussed in working team. He should adapt own behaviour to circumstances in solving problems met during the course.
MODULO DI TERMOFLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE
Esame orale con discussione critica delle tecniche numeriche presentate durante il corso.
MODULO DI SISTEMI BIFASE
Lo studente sarà valutato sulla sua capacità di partecipare attivamente alle lezioni (chiedendo dettagli, individuando eventuali errori nei materiali didattici, commentando le soluzioni proposte dal docente e in ultima istanza, calcolare in autonomia i principali parametri tecnici dell’esercitazioni pratiche). Lo studente sarà valutato sulla sua capacità di lavorare in gruppo
Oral examination with critical discussion of the numerical techniques discussed during the course programme.
MULTIPHASE SYSTEMS MODULE
The student will be assessed on his/her ability to actively collaborate during the lessons (asking details, checking the eventual errors in the teaching materials, commenting the solutions proposed by teacher and lastly, calculate the main technical parametric during the practises). The student will be assessed on his/her ability to work in team during the last two lessons where a preliminary design of a renewable plant will be analysed in group and solved together.
MODULO DI TERMOFLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE
Buone basi di Matematica e Fisica per l'Ingegneria (in particolare in relazione a Termodinamica e Scambio Termico) a livello di laurea triennale.
MODULO DI SISTEMI BIFASE
Buone basi di Matematica e Fisica per l'Ingegneria (in particolare in relazione a Termodinamica e Scambio Termico) a livello di laurea triennale.
Good bases of Mathematics and Physics for Engineering (in particular concerning Thermodynamics and Heat Transfer) at BSc level.
MULTIPHASE SYSTEMS MODULE
Good bases of Mathematics and Physics for Engineering (in particular concerning Thermodynamics and Heat Transfer) at BSc level.
MODULO DI TERMOFLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE
Insegnamento in presenza.
Attività di apprendimento:
La frequenza è consigliata
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Advised
MODULO DI TERMOFLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE
Richiami di calcolo numerico: soluzione di equazioni nonlineari, soluzione di sistemi di equazioni lineari e nonlineari, iterpolazione e regressione, integrazione numerica, soluzione numerica di equazioni e di sistemi di equazioni differenziali a derivate ordinarie.
Classificazione delle equazioni differenziali della fisica matematica. Concetti fondamentali circa i metodi alle differenze finite per la soluzione di equazioni differenziali alle derivate parziali e circa la loro applicazione a problemi energetici. Convergenza, consistenza e stabilità dei metodi numerici: definizioni e concetti relativi.
Richiami circa le equazioni di bilancio per la termofluidodinamica.
Tecniche numeriche per l'applicazione dei metodi alle differenze finite ai volumi finiti e agli elementi finiti nello scambio termico e nella fluidodinamica computazionale. Accoppiamento tra pressione e velocità: i metodi SIMPLE e SIMPLER.
Descrizione dei fenomeni turbolenti e dei relativi metodi per la loro analisi numerica: DNS, LES e RANS.
Reminders about numerical calculus: solution of nonlinear equations, solution of linear and nonlinear systems of equations, interpolation and fitting, numerical integration, numerical solution of ordinary differential equations and systems of ordinary differential equations.
Classification of partial differential equations of mathematical physics. Elements about finite difference methods for PDEs and on their applications to basic energy engineering problems. Convergence, consistency and stability of numerical methods: definitions and related concepts.
Reminders of balance equations for thermal-fluiddynamics.
Basic numerical techniques for finite difference, finite volume and finite element applications in heat transfer and CFD. Pressure-velocity coupling: the SIMPLE and the SIMPLER methods.
Turbulence and its numerical methods of analysis: DNS, LES and RANS equations.
MODULO DI TERMOFLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE
Libro di testo suggerito: H.K. Versteeg and W. Malalasekera “An Introduction to Computational Fluid Dynamics – The finite Volume Method”, Longman, 1995 and following editions
Altre letture suggerite:
o W. J. Minkowycz, E.M. Sparrow, G.E. Schneider, R.H. Pletcher “Handbook of Numerical Heat Transfer”, John Wiley and Sons, 1988.
o G. Ghelardoni, P. Marzulli “Argomenti di Analisi Numerica”, ETS Università, 1979, (o edizioni successive).
o G. Gambolati “Elementi di Calcolo Numerico”, Edizioni Libreria Cortina, Padova, 2a edizione, 1984.
o S.V. Patankar “Numerical Heat Transfer and Fluid Flow”, Taylor & Francis, 1980. o C.A.J. Fletcher “Computational Techniques for Fluid Dynamics”, Springer, 2 nd Ed., 1991.
o J.H. Ferziger and M. Peric “Computational Methods for Fluid Dynamics”, Second Edition, Springer, 1996. o D.C. Wilcox “Turbulence Modeling for CFD”, DCW Industries, 1998.
o N.E. Todreas, M. S. Kazimi “Nuclear Systems I”, Taylor & Francis, 1990.
o C.A.J. Fletcher “Computational Techniques for Fluid Dynamics”, Springer, 2 nd Ed., 1991.
Main syggested textbook: H.K. Versteeg and W. Malalasekera “An Introduction to Computational Fluid Dynamics – The finite Volume Method”, Longman, 1995 and following editions
Other suggested readings:
o W. J. Minkowycz, E.M. Sparrow, G.E. Schneider, R.H. Pletcher “Handbook of Numerical Heat Transfer”, John Wiley and Sons, 1988.
o G. Ghelardoni, P. Marzulli “Argomenti di Analisi Numerica”, ETS Università, 1979, (o edizioni successive).
o G. Gambolati “Elementi di Calcolo Numerico”, Edizioni Libreria Cortina, Padova, 2a edizione, 1984.
o S.V. Patankar “Numerical Heat Transfer and Fluid Flow”, Taylor & Francis, 1980. o C.A.J. Fletcher “Computational Techniques for Fluid Dynamics”, Springer, 2 nd Ed., 1991.
o J.H. Ferziger and M. Peric “Computational Methods for Fluid Dynamics”, Second Edition, Springer, 1996. o D.C. Wilcox “Turbulence Modeling for CFD”, DCW Industries, 1998.
o N.E. Todreas, M. S. Kazimi “Nuclear Systems I”, Taylor & Francis, 1990.
o C.A.J. Fletcher “Computational Techniques for Fluid Dynamics”, Springer, 2 nd Ed., 1991.
MODULO DI TERMOFLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE
Si consiglia a tutti gli studenti, frequentanti e non, di scaricare il materiale di lezione presso il sito http://www.dimnp.unipi.it/walter-ambrosini/teamat.htm e di contattare il docente via e-mail o nel suo ufficio per ogni dubbio o richiesta di charimento (walter.ambrosini@unipi.it).
Si incoraggia l'uso dei mezzi telematici per teleconferenza anche per i ricevimenti, in alternativa o in aggiunta al classico ricevimento nell'ufficio del docente.
All students are advised to download the teaching material at the website http://www.dimnp.unipi.it/walter-ambrosini/teamat.htm and to contact the teacher via e-mail or in his office for any doubt or request of clarification (walter.ambrosini@unipi.it).
The use of IT tools for teleconferences is suggested also for discussing with the teacher, as an alternative or in addition to the classical visits to the teachers' office.
MODULO DI TERMOFLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE
Esame orale.
Oral examination.
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