Docente/i: Stefano Sibilla  

Denominazione del corso: Simulazioni numeriche di fenomeni idraulici
Codice del corso: 064168
Corso di laurea: Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio, Ingegneria Civile
Settore scientifico disciplinare: n.d.
Crediti formativi: CFU 3
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

Illustrare le metodologie impiegate per risolvere numericamente le equazioni della meccanica dei fluidi. Apprendere un uso "consapevole" dei programmi commerciali di fluidodinamica computazionale, realizzando la simulazione di alcuni problemi semplici di ingegneria idraulica nel corso di esercitazioni pratiche.

Programma del corso

Richiami di meccanica dei fluidi.
Equazioni di Navier-Stokes e loro semplificazione per il caso inviscido (equazioni di Eulero). Proprietà dei sistemi iperbolici. Problemi modello: equazione di convezione lineare, equazione di Burgers.

Tecniche di soluzione numerica.
Il problema della discretizzazione spaziale: metodi alle differenze finite. Ordine di accuratezza. Mesh di calcolo uniformi e non uniformi. Integrazione temporale esplicita e implicita. Cenni all’analisi della stabilità. Dissipazione numerica. Metodi upwind e a differenze centrate. Metodi a volumi finiti: schemi cell-centered e cell-vertex.

Soluzione numerica delle equazioni di Navier-Stokes.
Metodi di soluzione del problema parabolico in più dimensioni. Linearizzazione dei termini non-lineari negli schemi impliciti. Metodi di proiezione per la soluzione delle equazioni di Navier-Stokes per fluidi incomprimibili.

Introduzione alla modellazione della turbolenza.
Richiami di fisica della turbolenza. Simulazione diretta della turbolenza (DNS). Modellazione del tensore degli sforzi di Reynolds: modelli algebrici e modelli a 2 equazioni “k-epsilon”. Descrizione della turbolenza di parete: modelli specifici, wall functions.

Prerequisiti

Conoscenze di base di meccanica dei fluidi e di calcolo numerico.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 16
Esercitazioni (ore/anno in aula): 0
Laboratori (ore/anno in aula): 20
Progetti (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

J.H. Ferziger, M. Peric. Computational methods for fluid dynamics. Springer, 2002.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Prova orale comprendente la discussione di una relazione scritta sulle simulazioni numeriche svolte.