ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| TERMOFLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE | ING-IND/19 | LEZIONI | 60 |
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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.
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.
Esame orale relativo agli aspetti teorici.
Oral Examination o theoretical aspects.
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
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.
Esame orale con la disussione di applicazioni pratiche.
Oral examination with the discussion of practical applications.
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.
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.
Esame orale con discussione critica delle tecniche numeriche presentate durante il corso.
Oral examination with critical discussion of the numerical techniques discussed during the course programme.
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.
E' utile ma non strettamente necessaria la conoscenza pregressa delle equazioni di bilancio della termofluidodinamica.
It is useful, though not strictly necessary, the prior knowledge of balance equations of thermal-fluiddynamics.
Nessuno.
None.
Insegnamento in presenza.
Attività di apprendimento:
La frequenza è consigliata
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Advised
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.
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.
Si consiglia 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.
Esame orale.
Oral examination.
Ampie possibilità a livello di tesi di laurea, in sede e presso enti esterni, in Italia e all'estero.
Broad offer for the development of the degree thesis work, on site and at external institutions, in Italy and abroad.
