Scheda programma d'esame
AERODINAMICA SPERIMENTALE
ALESSANDRO MARIOTTI
Anno accademico2018/19
CdSINGEGNERIA AEROSPAZIALE
Codice451II
CFU6
PeriodoPrimo semestre

ModuliSettoreTipoOreDocente/i
AERODINAMICA SPERIMENTALEING-IND/06LEZIONI60
ALESSANDRO MARIOTTI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Il corso ha lo scopo di fornire allo studente le nozioni fondamentali sul ruolo della sperimentazione nella progettazione aerodinamica e su strumenti e tecniche dell’aerodinamica sperimentale.

Knowledge

The course is aimed at providing with the basics on the role of experimentation in aerodynamic design and on experimental aerodynamics tools and techniques. 

Modalità di verifica delle conoscenze

In sede di esame finale.

Assessment criteria of knowledge

During the final exam.

Capacità

Alla fine del corso gli allievi dovranno essere in grado di definire nel dettaglio un programma di sperimentazione aerodinamica in galleria del vento in funzione degli obiettivi progettuali, e di indicare le metodologie per la sua esecuzione e per l’analisi dei relativi risultati.

Skills

At the end of the course the students has to be able to define in detail a wind tunnel aerodynamic experimentation program according to the project objectives, and to indicate the methodologies for its execution and for the analysis of the related results.

Modalità di verifica delle capacità

In sede di esame finale.

Assessment criteria of skills

During the final exam.

Comportamenti

Lo studente dovrà acqusire rigore e metodo nell'affrontare il progetto di prove sperimentali per diverse applicazioni ingegneristiche (aeromobili, autovetture, edifici, ponti).

Behaviors

The student should acquire the ability to project experimental tests rigorously and sistematically for different engineering applications (aircraft, cars, buildings, bridges).

Modalità di verifica dei comportamenti

In sede di esame finale.

Assessment criteria of behaviors

During the final exam.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Fluidodinamica

Prerequisites

Fluid dynamics

Indicazioni metodologiche

Le lezioni sono frontali e sono tenute con supporto di lucidi proiettati. Per meglio illustrare le lezioni e in alcune esercitazioni verranno utilizzati filmati, grafici, software. Il materiale didattico è distribuito sulla piattaforma e-learning http://elearn.ing.unipi.it  La partecipazione attiva alle lezioni è fortemente consigliata. Questa deve essere completata da studio individuale. Sono previste esperienze in galleria del vento.

Teaching methods

Lectures are delivered face to face through slide projection. To better illustrate the lectures and for some exercises, movies, graphs and softwares are used. The teaching material is made available on the e-learning platform http://elearn.ing.unipi.it Active participation in classes is strongly advised. This has to be completed by individual study. Wind tunnel experiences are planned during the course.

Programma (contenuti dell'insegnamento)

Fondamenti della sperimentazione aerodinamica: Il concetto di similitudine aerodinamica, parametri adimensionali, teorema di Buckingham, similitudine completa e parziale, importanza della riproduzione della tipologia del flusso.

Le gallerie del vento: Descrizione dei vari tipi di gallerie del vento: gallerie subsoniche, transoniche e supersoniche. Problematiche generali e specifiche delle gallerie del vento. Caratterizzazione di una galleria del vento in termini di prestazioni e proprietà del flusso. Differenze fra gallerie per sperimentazione aerodinamica nei campi dell’ingegneria aeronautica, dei veicoli terrestri, civile. Cenni alle gallerie ad acqua.

Le misure in galleria del vento:

  • Misure di temperatura: sensori e sonde per la misura della temperatura totale e statica.
  • Misure di pressione: sensori per la misura delle pressioni, sonde per la misura della pressione statica e dinamica in flusso subsonico e supersonico, misure delle pressioni superficiali su modelli in galleria del vento.
  • Misure di velocità: misure di velocità tramite misure di pressione, anemometria a filo caldo, anemometria Laser-Doppler, Particle Image Velocimetry.
  • Misure di forza: descrizione, principio di funzionamento e progettazione delle bilance aerodinamiche interne ed esterne.
  • Metodologie per la visualizzazione del flusso in regime subsonico e supersonico.

Acquisizione ed analisi dei dati sperimentali: Metodologie per l’acquisizione digitale di segnali sperimentali. Analisi dei segnali: analisi statistica classica (distribuzioni di probabilità, momenti statistici), analisi in frequenza (cenni sulla trasformata di Fourier e spettri di potenza), analisi tempo-frequenza (cenni sulla trasformata wavelet e sulla trasformata di Hilbert e sulla loro utilizzazione). Il problema dell’estrapolazione dei dati dalle condizioni di galleria a quelle reali.

Progettazione delle prove sperimentali: Progettazione e programmazione di campagne sperimentali in galleria del vento.

Syllabus

Fundamentals: The concept of aerodynamic similitude, adimensional parameters, Buckingham's theorem, complete and partial similitude, importance of reproduction of the type of flow.

Wind tunnels: Description of the various types of wind tunnels: subsonic, transonic and supersonic tunnels. General and specific problems of wind tunnels. Characterization of a wind tunnel in terms of performance and flow properties. Differences between tunnels for aerodynamic experimentation in the fields of aeronautical engineering, road vehicles and civil engineering. Introduction to hydrodynamics galleries.

Wind tunnel measurements:

  • Temperature measurements: sensors and probes for total and static temperature measurement.
  • Pressure measurements: sensors for measuring pressures, probes for measuring static and dynamic pressure in subsonic and supersonic flux, measurements of surface pressures on wind tunnel models.
  • Velocity measurements: velocity measurements through pressure measurements, hot wire anemometry, Laser-Doppler anemometry, Particle Image Velocimetry.
  • Force measures: description, operating principle and design of internal and external aerodynamic scales.
  • Methods for flow visualization in subsonic and supersonic regime.

Acquisition and analysis of experimental data: Methodologies for the digital acquisition of experimental signals. Signal analysis: classical statistical analysis (probability distributions, statistical moments), frequency analysis (notes on the Fourier transform and power spectra), time-frequency analysis (notes on the wavelet transform and on the Hilbert transform and on their use). The problem of extrapolation of data from tunnel conditions to real ones.

Design of experimental tests: Design and programming of experimental wind tunnel campaigns.

Bibliografia e materiale didattico
  • Buresti G. - Elements of fluid dynamics, Imperial College Press, 2012 (Coll. Bibl. DIA: 202.012.01.00)
  • Goldstein R.J. - Fluid mechanics measurements, Hemisphere, 1983 (Coll. Bibl. DIA: 242-83-01-00)
  • Barlow J.B., Rae W.H., Pope A. - Low-speed wind tunnel testing, John Wiley, 1999 (Coll. Bibl. DIA: 241-99-01-00)
  • Bryer D.W., Pankhurst R.C. - Pressure-probe methods for determining wind speed and flow direction, her Majesty’s Stationery Office, 1971 (Coll. Bibl. DIA: 242-71-01-00)
  • Mariotti, A. Materiale del corso disponibile su E-learning
  • Yang W.-J. - Handbook of flow visualization, Hemisphere, 1989 (Coll. Bibl. DIA: 243-89-01-00)
Bibliography
  • Buresti G. - Elements of fluid dynamics, Imperial College Press, 2012 (Coll. Bibl. DIA: 202.012.01.00)
  • Goldstein R.J. - Fluid mechanics measurements, Hemisphere, 1983 (Coll. Bibl. DIA: 242-83-01-00)
  • Barlow J.B., Rae W.H., Pope A. - Low-speed wind tunnel testing, John Wiley, 1999 (Coll. Bibl. DIA: 241-99-01-00)
  • Bryer D.W., Pankhurst R.C. - Pressure-probe methods for determining wind speed and flow direction, her Majesty’s Stationery Office, 1971 (Coll. Bibl. DIA: 242-71-01-00)
  • Mariotti, A. Materiale del corso disponibile su E-learning
  • Yang W.-J. - Handbook of flow visualization, Hemisphere, 1989 (Coll. Bibl. DIA: 243-89-01-00)
Indicazioni per non frequentanti

Si consiglia di seguire le lezioni e di studiare la materia durante il semestre. Per chi fosse impossibilitato a seguire attivamente il corso, si consiglia di reperire il materiale fornito su e-learnig, in maniera tale da preparare correttamente l'esame. I testi consigliati possono fornire alcune utili integrazioni nella preparazione dell'esame finale.

Non-attending students info

It is strongly advised to attend classes and to study the course contents during the semester. Students who can not attend classes are advised to use the teaching material available on the e-learning platform. The recommended books may give useful integration of the teaching material for the preparation of the final exam.

Modalità d'esame

Esame orale (3 domande sulle parti principali del corso ed il progetto di prove sperimentali, durata 2-4 ore).

Assessment methods

Oral exam (3 questions on the main parts of the course and on the experimental test project, 2-4 hours).

Altri riferimenti web

I registri delle lezioni sono disponibili sul sito web di Ateneo Unimap (http://unimap.unipi.it/).

Additional web pages

Lesson registers are available at the dedicated University website (http://unimap.unipi.it/).

Note

Ricevimento: giovedì 11.00-13.00 o su appuntamento (inviare sempre una mail per prenotarsi per il ricevimento) presso l'edificio di Ingegneria Aeropaziale, via G. Caruso 8

Notes

Office hours: Thursday 11.00-13.00 or by appointment (always send an email before to confirm the appointment) at the Aerospace Engineering building, via G. Caruso 8

Ultimo aggiornamento 13/12/2018 01:55