Docente
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SCUNGIO Mauro
(programma)
1. Introduzione alla CFD: vantaggi, campi di applicazione e sviluppi futuri 2. Procedura per la soluzione di problemi termo fluidodinamici: setup del problema (pre-processamento), soluzione numerica (processamento), visualizzazione e report dei risultati (post-processamento) 3. Equazioni di governo 3.1 Equazione di continuità: principio fisico di base, forma conservativa, forma non conservativa, derivata sostanziale, interpretazione fisica dell’equazione 3.2 Equazioni di conservazione della quantità di moto: principio fisico di base, equazioni di Navier-Stokes, equazione di Eulero, Equazione di Bernoulli, flusso completamente sviluppato, similitudine dinamica/adimensionalizzazione, numero di Reynolds, interpretazione fisica delle equazioni 3.3 Equazione di conservazione dell’energia: principio fisico di base, legge di Fourier, numero di Prandtl, interpretazione fisica dell’equazione 3.4 Turbolenza: introduzione, la cascata energetica, approccio DNS e approccio RANS, ipotesi di Boussinesq, il modello k-ɛ, cenni ad altri modelli di turbolenza (RNG k-ɛ, realizable k-ɛ, k-ω, Spalart-Allmaras, Reynolds Stress Model), flusso turbolento in parete 4. Differenze finite e volumi finiti 4.1 Differenze all’indietro, differenze centrali, differenze in avanti, errore di troncamento, volumi finiti, griglie strutturate e non strutturate, griglie “body-fitted” 5. Discretizzazione delle equazioni differenziali alle derivate parziali (PDEs) 5.1 Pura diffusione (differenze finite e volumi finiti) 5.2 Convezione-diffusione (stazionario e non stazionario, volumi finiti), upwinding 5.3 Discretizzazione temporale, approccio esplicito e implicito 6. Soluzione numerica delle equazioni 6.1 Metodi diretti: metodo di eliminazione di Gauss, algoritmo Thomas 6.2 Metodi iterativi: metodo Jacobi e Gauss-Siedel 6.3 Griglie “staggered” e “collocated”, schema SIMPLE 7. Analisi della soluzione 7.1 Consistenza, stabilità, convergenza, accuratezza 7.2 Analisi di sensibilità alla griglia computazionale 7.3 Efficienza, metodi multigriglia, calcolo parallelo 8. Linee guida pratiche 8.1 Topologia delle griglie, infittimento locale, grid adaption, moving mesh 8.2 Condizioni al contorno 8.3 Turbolenza: funzioni di parete, approccio low-Reynolds, condizioni al contorno per la turbolenza
(testi)
Appunti e dispense del docente J. Tu, G.-H. Yeoh, C. Liu, Computational Fluid Dynamics: A Practical Approach - Butterworth-Heinemann (2013) J. D. Anderson Jr, Computational Fluid Dynamics, The Basics with Applications - McGraw-Hill (1995) P. Moin, Fundamentals of Engineering Numerical Analysis, Cambridge Univ. Press, (2010) J. H. Ferziger and M. Peric, Computational Methods for Fluid Dynamics, Springer Verlag, (2001) W. Shyy et al, Computational Fluid Dynamics with Moving Boundaries, Dover Publications, (2007)
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