Magistrale

 

Insegnamenti previsti dal Corso di Studio

IA/0039 - PROGETTO DI MACCHINE A FLUIDO

Anno Accademico ​2019/2020

Docente
TIZIANO ​GHISU (Tit.)
Periodo
Secondo Semestre ​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale ​
Lingua Insegnamento
ITALIANO ​


 ​ ​


Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/85] ​ ​INGEGNERIA MECCANICA [85/00 - Ord. 2017] ​ ​PERCORSO COMUNE990
Obiettivi

In accordo con gli obiettivi formativi del Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica, gli obiettivi formativi specifici dell'insegnamento sono quelli di approfondire le tematiche inerenti le macchine a fluido, affrontando le problematiche di progetto, impiego ed esercizio delle macchine.

I principali risultati di apprendimento attesi per l'insegnamento di Progetto di Macchine a Fluido, declinati secondo i 5 Descrittori di Dublino sono i seguenti:
1. Conseguire le conoscenze relative alla geometria delle macchine, alle loro prestazioni e al loro funzionamento.
2. Sviluppare la capacità di applicare le conoscenze acquisite per un approccio corretto all’uso e al progetto delle macchine.
3. Sviluppare la capacità di interpretare autonomamente i dati provenienti dalla letteratura, le specifiche tecniche di tipo costruttivo e di prestazione delle macchine per operare la scelta più opportuna al caso in esame.
4. Sviluppare la capacità di comunicare i risultati del proprio lavoro mediante relazioni tecniche di dimensionamento da discutere oralmente.
5. Sviluppare la capacità di utilizzare le conoscenze acquisite, integrandole con quelle relative ad altri insegnamenti del corso di studio, come base di partenza per ulteriori approfondimenti.

Prerequisiti

Per poter intraprendere proficuamente lo studio dell’insegnamento di Progetto di Macchine a Fluido è indispensabile che lo studente possieda una adeguata conoscenza degli strumenti matematici fondamentali (algebra, derivate e integrali semplici), della termodinamica, della fluidodinamica e dei principi di funzionamento delle macchine a fluido.
In accordo al Regolamento Didattico, non sono previste propedeuticità con altri insegnamenti.

Contenuti

1. Generalità sullo studio delle macchine. (6 ore)
Classificazione delle macchine e problemi legati allutilizzazione e al progetto.
Il rendimento delle macchine motrici ed operatrici.
Metodi di studio: sperimentazione, teoria della similitudine, studio teorico. Impiego delle correlazioni di tipo statistico.

2. Turbomacchine (TM). (36 ore di lezione + 16 di esercitazione).
Studio generale.
Teoria della similitudine come metodo di progetto.
Parametri caratteristici.
Effetto di scala.
Cavitazione e similitudine.
Analisi del flusso nelle TM: flusso 3D e sue approssimazioni, superficie meridiana e blade-to-blade.
Studio teorico. Ipotesi della congruenza e correzioni necessarie.
Triangoli di velocità e disegno delle pale al variare del grado di reazione, R. Criteri di scelta del tipo di pala.
Palettature per macchine assiali e radiali, motrici ed operatrici.
Palettature svergolate e a semplice e doppia curvatura.
Ugelli
Forme dei condotti
Condizioni critiche, condizioni nominali e fuori progetto degli ugelli
- Progetto di un ugello convergente - divergente
Caratteristica teorica e reale per macchine operatrici radiali
Fattore di scorrimento.
Diagramma di Stepanoff per il progetto delle macchine operatrici radiali. Influenza delleffetto di scala e metodi di correzione.
- Progetto di massima di una pompa centrifuga
Turbine assiali: triangoli di velocità e rendimento. Curva sperimentale di Smith e teoria di Lewis e correlazione di Soderberg.
Esempio di progetto di un a turbina assiale con la legge del vortice libero e no swirl
- Progetto di uno stadio di compressore assiale

3. Circuiti e curve caratteristiche (10 ore di lezione + 2 di esercitazione + 2 di laboratorio).
Curve caratteristiche delle macchine operatrici (pompe e ventilatori)
Caratteristica esterna di un circuito
Pompe in serie e parallelo
Circuiti in serie e parallelo
Problemi di impiego delle macchine operatrici (innesco)
Regolazione delle pompe
- Circuito ventilatori: Rilevazione della curva caratteristica di un ventilatore

4. Metodi di ottimizzazione numerica e applicazione alla progettazione delle macchine a fluido (10 ore di lezione, 8 di esercitazione).
Definizione della geometria di una macchina in forma parametrica
Definizione del problema di ottimizzazione (singolo o multi-obiettivo, vincoli)
Approcci per la ricerca automatica dell'ottimo

Metodi Didattici

L'approccio all'insegnamento é basato su un corretto bilanciamento fra teoria e pratica. Per quanto concesso dalla tempistica delle lezioni, alla teoria viene associata una implementazione pratica tramite un esercizio.
La didattica é ripartita come segue:
Lezioni frontali 62 ore Esercitazioni pratiche 28

Verifica dell'apprendimento

L'apprendimento dello studente é sottoposto a verifica tramite un esame orale al quale si accede presentando le esercitazioni di progetto proposte durante le lezioni.
La prima parte dell'esame prevede la discussione delle esercitazioni svolte e presentate in modo da valutare la padronanza che l'allievo ha sviluppato nella scelta dei parametri di progetto, nell'utilizzo corretto di diagrammi e formule, la capacità di comunicare correttamente gli esiti di un lavoro di progetto.
Nella seconda parte dell'esame vengono fatte due/tre domande relative all'intero programma del corso. Lo studente dovrà provare di aver raggiunto un sufficiente livello di approfondimento tale da consentirgli di:
1) avere padronanza delle leggi della fluidodinamica e termodinamica soggiacenti le applicazioni sulle macchine;
2) avere le conoscenze di base per poter effettuare la scelta dei parametri più importanti per il progetto di massima delle principali macchine a fluido.
3) mostrare di aver profonda conoscenza delle prestazioni delle diverse macchine e acquisito sensibilità in relazione all'influenza dei diversi parametri sulle prestazioni delle macchine;
4) avere capacità di valutare i campi operativi ottimali per le diverse macchine e di sapere selezionare correttamente la macchina idonea ad una certa applicazione;
5) comprendere le modalità di funzionamento stabile e instabile delle macchine;

Il punteggio della prova d'esame è attribuito mediante un voto espresso in trentesimi, di cui 10/30 relativi alle esercitazioni e 20/30 relativi alla prova orale.

Il voto attribuito alle esercitazioni considera:
a. Adeguatezza della procedura di risoluzione,
b) Adeguatezza delle assunzioni e delle ipotesi di lavoro,
c) Correttezza dello svolgimento dei calcoli,
d) Chiarezza nella rappresentazione e nella discussione dei risultati.
Tali elementi contribuiscono in maniera paritaria alla formulazione del voto relativo alle esercitazioni.

Per la valutazione della prova orale, la determinazione del punteggio tiene conto dei seguenti elementi di valutazione:
a) Correttezza e completezza delle risposte,
b) Capacità di analisi del problema,
c) Proprietà di linguaggio,
d) Chiarezza di esposizione.
Gli elementi di cui ai punti a) e b) costituiscono la condizione necessaria per il superamento della prova orale.

Il voto di 18/30 viene conferito quando le conoscenze/competenze evidenziate sono almeno elementari, la valutazione di 30/30 con eventuale lode, quanto le conoscenze sono eccellenti.

Testi

- Thermodynamics of Turbomachinery, Dixon;
- Aerothermodynamics and flow in turbomachines, Vavra;
- Fundamentals of Aerodynamics, Anderson;
- Modern Compressible Flows, Anderson;
- Turbomacchine, C. Pfleiderer, H. Petermann;
- Centrifugal and axial flow pumps, Stepanoff;
- Turbomachines, A. L. Jaumotte;

Nella pagina web del docente (http://people.unica.it/tizianoghisu/) è inoltre a disposizione del materiale didattico integrativo.

Altre Informazioni

Durante il corso verranno messi a disposizione degli studenti diversi supporti didattici sotto forma di dispense, fotocopie, schemi e diagrammi e quanto necessario allo svolgimento delle esercitazioni di progetto.

Copia di tutto il materiale didattico utilizzato durante le lezioni e le esercitazioni, nonché modalità di iscrizione e di svolgimento degli esami, calendario delle prove orali, sono pubblicati sul sito web del docente (http://people.unica.it/tizianoghisu).

 

Obiettivi di Apprendimento – Percorso 2020-2021

 

 

 

credits unica.it | accessibilità Università degli Studi di Cagliari
C.F.: 80019600925 - P.I.: 00443370929
note legali | privacy

Nascondi la toolbar