Corso di laurea magistrale - Area di Ingegneria - Accesso libero con verifica del possesso dei requisiti curriculari - Classe LM-33 (D.M. 270/2004)
Descrizione e obiettivi formativi
Il corso offre una preparazione specialistica rispetto allo studio dei principi di funzionamento ed alla progettazione di componenti meccanici, di macchine e sistemi complessi, di impianti e processi industriali. Viene inoltre affrontato il tema dell’automazione dei processi e delle tecniche di monitoraggio per i sistemi meccanici e gli impianti industriali. In linea con le esigenze dello sviluppo sostenibile grande attenzione viene spesa per la valutazione dell’impatto delle soluzioni ingegneristiche riguardanti i sistemi meccanici nel contesto sociale e fisico-ambientale. Tra gli obiettivi metodologici, la progettazione meccanica assistita, la progettazione di macchine, sistemi meccanici, termomeccanici e meccatronici con tecniche innovative che integrino la sperimentazione con lo studio teorico e la simulazione, lo sviluppo e la gestione dei processi industriali convenzionali e innovativi. In tutti i casi l’obiettivo formativo principale è l’acquisizione di capacità critiche e di autonomia di azione nel campo dell’ingegneria meccanica e nei vari settori che la caratterizzano.
Il percorso formativo prevede, accanto agli insegnamenti che approfondiscono gli aspetti teorico-scientifici, una importante attività di progettazione e ricerca, che si conclude con un elaborato (tesi) che dimostra la padronanza degli argomenti, la capacità di operare in modo autonomo e un buon livello di capacità di comunicazione.
Sbocchi professionali
Sia nella libera professione che nelle imprese manifatturiere o di servizi e nelle amministrazioni pubbliche, il laureato magistrale in Ingegneria Meccanica lavora tipicamente negli ambiti della ricerca di base e applicata, dell’innovazione di prodotto e di processo, dello sviluppo della produzione, della progettazione avanzata, della pianificazione e della programmazione, della gestione di sistemi complessi.
Il laureato magistrale è in grado di svolgere differenti funzioni in contesti caratterizzati da un elevato livello di innovazione e da un respiro internazionale. Tra queste di particolare interesse la progettazione di sistemi meccanici, la progettazione e la realizzazione di processi produttivi e di impianti industriali, la direzione e la conduzione dei processi produttivi, la gestione ed il controllo degli impianti. Per l’articolazione dei corsi e la possibilità di specializzazione che è possibile acquisire lo sviluppo e la gestione dell'innovazione di processo e di prodotto sono attività particolarmente adatte al laureato magistrale in Ingegneria Meccanica, sia all’interno di realtà produttive sia nel campo specifico della ricerca e sviluppo.
Condizione occupazionale (indicatori di efficacia e livello di soddisfazione dei laureandi):
http://statistiche.almalaurea.it/universita/statistiche/trasparenza?CODICIONE=0580207303400001
Valutazione della didattica - Studenti
Anno accademico precedente
Riferimenti web e contatti
Sito Web: http://www.ingegneriameccanica.uniroma2.it/
Coordinatore: Prof. Stefano Cordiner
E-mail: cordiner@uniroma2.it
Segreteria didattica:
Sig.ra Anna Mezzanotte
Tel: 06 7259 7156
E-mail: anna.mezzanotte@uniroma2.it
Per ulteriori informazioni consulta anche il sito web di Facoltà:
http://ing.uniroma2.it/didattica/corsi-di-laurea/
Il Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica forma un professionista con una solida preparazione tecnica di base negli ambiti culturali propri dell'ingegneria industriale e dotato delle competenze specifiche nell'ambito meccanico, privilegiando le conoscenze di base e gli aspetti metodologici e fornendo al contempo una approfondita formazione specialistica in settori specifici. Nel dettaglio gli obiettivi formativi specifici sono: conoscenza delle basi fisiche e chimiche e degli strumenti matematici ed informatici utili per le applicazioni ingegneristiche; conoscenza delle basi tecniche e delle metodologie utilizzate nell'ambito dell'ingegneria industriale; conoscenze, e capacità di buon livello, nei settori specifici dell'ingegneria meccanica: materiali, metodologie di progettazione, termo fluidodinamica, macchine a fluido e termiche, tecnologie di produzione, impianti industriali e relativi servizi tecnici; capacità di operare in autonomia e di lavorare in modo efficace in gruppi di lavoro, anche interdisciplinari; capacità di interfacciarsi, con proprietà di linguaggio tecnico e conoscenza dei concetti di base, con specialisti di altri settori dell'ingegneria; capacità di confrontarsi col cambiamento supportato da una forte propensione all'aggiornamento continuo delle proprie conoscenze e in grado di adattarsi alle varie situazioni industriali. La figura professionale che viene formata è in grado di operare nel campo dell’ingegneria industriale in compiti di progettazione di prodotti e di processi, nella gestione, manutenzione ed esercizio di sistemi impianti complessi, all'interno di reparti di Ricerca e Sviluppo con la capacità di sviluppare autonomamente progetti, anche innovativi.
L’ingegnere meccanico magistrale è in grado di operare sia in modo autonomo sia all'interno di team, sempre più frequentemente multidisciplinari, anche assumendo responsabilità di coordinamento.
La preparazione del Laureato Magistrale è anche perfettamente adeguata al proseguimento degli studi sia in ambito nazionale che internazionale. Il percorso formativo prevede una parte comune di approfondimento in aree culturali specifiche dell’ingegneria meccanica e due diversi orientamenti (ingegneria di prodotto ed ingegneria di processo) con un nucleo di insegnamenti obbligatori ed un insieme di insegnamenti di specializzazione, raggruppati in tematiche omogenee corrispondenti a specializzazioni professionali di interesse degli ingegneri meccanici. Le materie comuni sono erogate in italiano.
All'interno dei vari blocchi vi sono delle materie erogate in lingua inglese. Il percorso si conclude con una tesi che potrà riguardare attività progettuali impegnative (di prodotto, di processo, di impianti) o attività originali di ricerca applicata al fine di dimostrare non soltanto la padronanza degli argomenti studiati ma anche la capacità di affrontare tematiche inedite e operare in modo autonomo all'interno di una struttura industriale o di ricerca.
Il Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica forma un professionista con una solida preparazione tecnica di base negli ambiti culturali propri dell'ingegneria industriale e dotato delle competenze specifiche nell'ambito meccanico, privilegiando le conoscenze di base e gli aspetti metodologici e fornendo al contempo una approfondita formazione specialistica in settori specifici. La figura professionale che viene formata è in grado di operare nel campo dell’ingegneria industriale in compiti di progettazione di prodotti e di processi, nella gestione, manutenzione ed esercizio di sistemi impianti complessi, all'interno di reparti di Ricerca e Sviluppo con la capacità di sviluppare autonomamente progetti, anche innovativi.
L’ingegnere meccanico magistrale è in grado di operare sia in modo autonomo sia all'interno di team, sempre più frequentemente multidisciplinari, anche assumendo responsabilità di coordinamento.
La preparazione del Laureato Magistrale è anche perfettamente adeguata al proseguimento degli studi sia in ambito nazionale che internazionale. Il raggiungimento di questi obiettivi permetterà al laureato sia la prosecuzione degli studi, con una adeguata preparazione, sia un rapido inserimento nel mondo del lavoro grazie alle capacità di aggiornamento e di adattamento e alle svariate esigenze professionali derivante dalle competenze culturali e metodologiche acquisite.
L'accesso alla Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica è garantito previa verifica della sussistenza di determinati requisiti curriculari, i quali si riferiscono al possesso di una laurea nella classe di Ingegneria Industriale ed al conseguimento di un numero minimo di CFU conseguiti in insiemi di settori scientifico disciplinari caratteristici dell'ingegneria meccanica, descritti nel dettaglio nel regolamento didattico del corso di studi.
In aggiunta tra i requisiti di accesso sono richieste competenze linguistiche minime in una lingua dell'Unione Europea, verificate mediante la presenza di un numero di CFU accreditato sul curriculum del laureato dalla sede di provenienza, congruo con quanto stabilito nel regolamento didattico e pari a 3 CFU. Ove il curriculum dello studente non soddisfi i requisiti previsti, prima di poter procedere all'immatricolazione o iscrizione, allo studente viene richiesto di colmare le carenze individuate secondo le modalità previste nel regolamento del corso di studi.
Le modalità specifiche per verificare la preparazione personale dello studente sono disciplinate dal regolamento didattico del corso di studi e vengono determinate a valle di colloqui con i docenti responsabili dei relativi insegnamenti.
Lo studente che desidera iscriversi al Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica dovrà far domanda al Coordinatore del Corso di Studio che provvederà alla verifica dei requisiti curriculari stabiliti dal Regolamento Didattico del Corso di Studio. Ove il curriculum dello studente non soddisfi tali requisiti, lo studente dovrà colmare dette carenze tramite apposite integrazioni curricolari da effettuare prima della verifica della preparazione individuale e prima dell’iscrizione al corso di studio. - Verifica dell’adeguatezza della personale preparazione: il Coordinatore, coadiuvato dalla Commissione Didattica, procede all’analisi del curriculum dei candidati per verificare la media conseguita negli esami delle discipline propedeutiche agli insegnamenti impartiti nel corso di laurea magistrale, quali Matematica, Fisica, Chimica, Macchine a Fluido e Sistemi Energetici, Fisica Tecnica, Costruzione di Macchine, Meccanica Applicata alle Macchine.
La verifica è ritenuta assolta laddove gli studenti abbiamo riportato una media superiore a una prefissata soglia, annualmente deliberata dal Consiglio di dipartimento e adeguatamente pubblicizzata agli studenti.
Diversamente è previsto un colloquio, sugli argomenti relativi ai contenuti delle discipline sopra indicate, il cui esito positivo consentirà l'iscrizione al corso. Per le procedure di immatricolazione e di iscrizione, le scadenze ed i relativi versamenti di tasse e contributi si fa riferimento alla Guida dello Studente e alla Segreteria Studenti.
Le procedure sono altresì consultabili sulla pagina dedicata alla Segreteria Studenti nel sito della Macroarea di Ingegneria.
La prova finale consiste nella esposizione e discussione in seduta pubblica dell’elaborato conclusivo finalizzato a dimostrare l'autonomia di lavoro del laureando, l'acquisizione di specifiche competenze scientifiche e la capacità di elaborazione critica, su un tema proposto da uno o più docenti. La Commissione di esame finale per il conseguimento della laurea è composta da un numero di membri regolato dall’art.
14 del Regolamento Didattico di Ateneo ed è nominata dal Direttore del Dipartimento di Ingegneria Industriale o da un suo delegato. La valutazione della prova finale, espressa in centodecimi con eventuale lode, sarà effettuata dalla commissione sulla base di: 1) Correttezza, completezza e chiarezza dell'esposizione orale; 2) Indipendenza e capacità organizzativa del candidato; 3) Eventuale presenza di un contributo originale. Sulla base di questi criteri la commissione esaminatrice valuterà la prova finale con un punteggio massimo di 7 punti, che sarà sommato alla media ponderata delle votazioni e ad una valutazione globale del curriculum accademico che consente di assegnare fino ad un massimo di 3 punti Per assegnare la lode è necessaria l'unanimità della commissione ed una media ponderata pari o superiore a 104/110, comprensiva dei punteggi aggiuntivi.
1 Generalità sui fluidi: Definizione di fluido, fluidi come sistemi continui, sforzi nei fluidi, viscosità. Grandezze e unità di misura, comprimibilità, equazioni di stato e grandezze termodinamiche. 2 Statica e cinematica dei fluidi: Equilibrio di fluidi in quiete comprimibili ed incomprimibili, principio di Archimede e legge di Stevino, atmosfera standard (cenni sui misuratori di pressione). Descrizione Lagrangiana ed Euleriana, derivata materiale. Linee di corrente, traiettorie e `streaklines'. 3 Dinamica dei fluidi ed equazioni di conservazione: Concetto di sistema e volume di controllo, teorema del trasporto di Reynolds, equazione di conservazione della massa equazione di bilancio della quantità di moto, equazione di conservazione dell'energia (forme integrali e differenziali) 4 Soluzioni esatte delle equazioni di Navier-Stokes: Soluzioni piane: flusso tra lastre piane e parallele, flusso di Couette piano. Soluzione di Hagen-Poiseuille per condotti a sezione cilindrica. 5 Equazione di Bernoulli: Equazione di Bernoulli e sue applicazioni. (tubo di Venturi, tubo di Pitot). 6 Strato limite: Fenomenologia dello strato limite, equazioni di Prandtl, equazione integrale dello strato limite. Concetto di separazione, perdita di carico. 7 Forze fluidodinamiche e similitudini: Forze e coefficienti di forza, resistenza di attrito e di forma, teorema di Buckingham, analisi dimensionale e similitudine dinamica. Perdite di carico concentrate e distribuite.
Termodinamica Termometria. Teorema dell’ aumento di entropia e sorgenti entropiche. Lavoro meccanico: sistemi chiusi e aperti, trasformazioni irreversibili. Pompe di calore. Sistema aperto con più correnti entranti e uscenti. Coefficienti calorimetrici. Energia ed entalpia libera. Equazioni di Maxwell. Passaggi di stato. Exergia per sistemi chiusi e aperti. Diagramma Exergia-Entalpia. Teorema di Gouy-Stodola. Gas reali. Equazione del viriale. Equazione degli stati corrispondenti e generalizzato. Equazione di van Der Waals e altre. Funzioni termodinamiche per gas reali. Benessere ambientale e impianti di climatizzazione ad aria. Impianti motore: Diesel, a combustione mista, Stirling, Joule con compressione isoterma, Ericsson. Confronti. Cicli binari. Cogenerazione e trigenerazione. Impianti Magneto-Idro-Dinamici, chiusi e aperti. Generatori termoelettrici. Rendimento, potenza, figura di merito. Impianti frigoriferi. Criteri generali di progettazione. Camera flash, con eiettore, ad aria, per aerei. Impianti di liquefazione dei gas. Cicli ad assorbimento: frigorifero e pompa di calore. Impianti frigoriferi termoelettrici. Effetto frigorifero e rendimento, fattore di irreversibilità, ottimizzazione dei parametri. Termofluidodinamica Linee di flusso: traiettorie, di corrente e di fumo. Esempi numerici. Moto laminare e turbolento. Moto tra pareti parallele e di Couette. Perdite di carico: distribuite e concentrate. Moti stazionari e scarico da serbatoi. Equazione di Eulero. Moti non stazionari e tempi di svuotamento di serbatoi. Misura di viscosità. Metanodotto: incomprimibile, isotermo, adiabatico e con scambio di calore. Camino: isotermo e con scambio di calore. Moto comprimibile, onde di pressione e velocità del suono. Ristagno. Misure di temperatura, pressione e densità al ristagno. Ugelli di efflusso e condotti a sezione variabile con continuità. Equazione di Hugoniot. Tubi di efflusso, velocità e portata. Moto in convergente e gola, in convergente e divergente. Termocinetica Conduzione termica. Proprietà variabili. Conduzione in mezzi bifase, con generazione del calore in varie geometrie, piastra piana rettangolare. Conduzione in parete permeabile, senza e con calore generato. Conduzione a regime non stazionario in contenitori con e senza capacità termica, parete indefinita e corpo semi-infinito. Equazione generale della conduzione. Variabile di similarità. Conduzione non Fourier. Conduzione transitoria in corpo infinito, saldatura e temperatura interfacciale. Fusione e solidificazione. Irraggiamento termico. Corpi grigi in presenza o meno di gas assorbenti e riflettenti. Irraggiamento con convezione. Convezione termica. Equazione di conservazione della massa e della quantità di moto. Soluzione di Blasius e coefficienti di attrito senza gradiente di pressione. Equazione di conservazione dell’ energia. Convezione naturale.
- Cenni introduttivi e richiami di Scienza delle Costruzioni (2 ore) - Cavi e stralli elastici per applicazioni strutturali (7 ore) - La torsione secondaria per elementi strutturali in parete sottile (4 ore) - La teoria tecnica della trave 3D (3 ore) - Simmetrie costitutive e anisotropia (4 ore) - Omogenizzazione lineare per materiali eterogenei: approcci analitici e metodi computazionali (7 ore) - Materiali compositi fibrorinforzati; teoria dei laminati (3 ore) - Meccanica lineare di materiali avanzati (leghe a memoria di forma, materiali piezoelettrici) (2 ore) - Elementi di plasticità (8 ore) - Meccanica della frattura lineare (10 ore) - Cenni alle teorie di danno (6 ore) - Stabilità dell'equilibrio: introduzione e analisi di problemi euleriani e non (4 ore)
Tempra e trasformazione martensitica nel sistema Fe-C. Diagrammi TTT e CCT, effetto degli elementi di lega sulle temperature di trasformazione e sulle proprietà meccaniche. Trasformazione martensitica assistita da stress e indotta da deformazione plastica. Temprabilità e sua misura. Variazione delle proprietà degli acciai in funzione della temperatura di rinvenimento. Ricottura, normalizzazione e ricristallizzazione. Acciai temprabili, inossidabili (austenitici, ferritici e martensitici) e diagramma di Schaeffler: scelta della corretta tipologia in relazione all’impiego. HSLA, Dual Phase e loro applicazioni per impieghi strutturali. Ultra steels e trattamenti termomeccanici innovativi. Comportamento superelastico e a memoria di forma: leghe a base Ti e Cu e loro applicazioni (sensori di temperatura, attuatori, accoppiamenti reversibili). Diffusione, leggi di Fick e trasformazioni diffusive. Rafforzamento per precipitazione in leghe di Al per applicazioni in campo aeronautico e automobilistico. Superleghe, intermetallici e altri materiali con struttura ordinata per applicazioni ad alta temperatura. Trattamenti termomeccanici (ausforming, isoforming) ed ingegnerizzazione delle superfici: nitrurazione, cementazione, rivestimenti superficiali (CVD, PVD, etc.), shot-peening, trattamenti per ingranaggi, cuscinetti, dischi freno, valvole di scarico e rotori. Esercitazioni di laboratorio Trattamenti termici: tempra, rinvenimento, ricottura e normalizzazione. Studio mediante l’impiego di microscopia ottica, elettronica in scansione e prove di durezza delle caratteristiche meccaniche e microstrutturali. Si analizzerà il comportamento meccanico e la variazione della microstruttura di un elemento a memoria di forma CuAlNi.
La sostenibilità industriale. I sistemi di fabbricazione e le problematiche ambientali. Progettazione sostenibile. Design For the Environment. Life-Cycle Analysis. Organizzazione, management e innovazione dei sistemi produttivi. Valutazione dei sistemi produttivi. La qualità dell’aria e l’impatto ambientale dei sistemi produttivi. Il disassemblaggio. Tecnologie per il riciclaggio. Valutazione energetica dei sistemi produttivi.
il corso si articolerà sui seguenti contenuti: - parte generale: 1) nozioni di base: disciplina della garanzia patrimoniale e peculiarità della crisi dell’impresa. Procedure concorsuali: evoluzione storica e inquadramento del sistema vigente; ambito di applicazione. Crisi e insolvenza; 2) soluzioni negoziali: piani attestati di risanamento, accordi di ristrutturazione dei debiti, concordato preventivo, concordato fallimentare; 3) fallimento; 4) procedure amministrative della crisi (cenni): amministrazione straordinaria e liquidazione coatta amministrativa; 5) procedure di risoluzione della crisi da sovraindebitamento (cenni). - parte speciale: 1) il finanziamento dell’impresa in crisi; 2) l’esercizio interinale dell’impresa durante le procedure concorsuali. Ulteriori informazioni sul corso e sulle lezioni, in particolare sui casi discussi in aula, saranno rese disponibili attraverso le pagine del corso all’indirizzo: http://didattica.uniroma2.it
Non presente
Introduzione e aspetti scientifici di base. Cenni di chimica-fisica riguardanti le superfici solide alla nanoscala. Strutture a zero dimensioni: nanoparticelle. Strutture mono-dimensionali: nanowires e nanorods. Strutture bidimensionali: film sottili. Metodi di sintesi: Sintesi di tipo bottom-up e top-down. Meccanismi di autoassemblaggio. Nanostrutture fabbricate con tecniche chimiche e fisiche. Metodi di caratterizzazione: strutturale, chimica e fisica. Proprietà innovative alla nanoscala e campi industriali di applicazione. Compatibilmente con il tempo ed il numero di studenti si cercherà di effettuare anche delle prove sperimentali inerenti alcuni argomenti svolti a lezione.
Introduzione alle tecnologie non convenzionali Processi non convenzionali: Water jet e abrasive water jet. Chemical machining ed ECM. Fascio elettronico. Lavorazioni ad ultrasuoni. Elettroerosione. Processi e sorgenti laser. Plasma. Additive manufacturing e stampa 3D. Materiali polimerici: Proprietà. Estrusione. Stampaggio ad iniezione. Stampaggio per soffiaggio e rotazionale. Termoformatura. Polimeri ad alte prestazioni. Materiali compositi: Compositi a matrice polimerica. Struttura e proprietà. Tecnologie di produzione. Processi automatici. Caratterizzazione. Materiali innovativi: Materiali cellulari. Nanomateriali. Smart materials e materiali a memoria di forma. Tecnologie estetiche e ingegneria delle superfici.
Indicatori di performance dell'Operations Management OEE e la sua riduzione Gestione e miglioramento dei processi produttivi Gli approcci Lean Manutenzione Sicurezza sul lavoro
http://didattica.uniroma2.it/docenti/curriculum/5136-Angelo-Spena
Effetto della velocità di deformazione nella deformazione plastica ad alta e bassa temperatura di metalli con diverso reticolo cristallino. Deformazione per esplosione. Determinazione dell’equazione costitutiva e della finestra di lavorabilità. Creep: aspetti microstrutturali e miglioramento della resistenza meccanica. Criteri per la scelta e lo sviluppo di materiali con buona resistenza al creep. Superplasticità. Fatica: aspetti microstrutturali e miglioramento della resistenza meccanica. Effetti congiunti di creep e fatica. Leghe di titanio, compositi di titanio con fibra lunga e superleghe di nichel per applicazioni aeronautiche e aerospaziali a media ed alta temperatura. Materiali metallici per basse temperature. Infragilimento: cause e rimedi. Schiume metalliche. Materiali metallici amorfi e nanostrutturati. Normativa che disciplina i requisiti generali per la competenza dei laboratori di prova (UNI EN ISO 17025).
Gli argomenti principali trattati durante il corso sono indicati qui di seguito: 1) Introduzione. Rapporti giuridici di impresa e economia di mercato. L’attività di impresa nel sistema del diritto privato. Organizzazione dei fattori della produzione e organizzazione della produzione giuridica. “Potere” e rischio di impresa. I contratti di scambio nel mercato dei beni e servizi. La provvista di risorse finanziarie: dal contratto di scambio alla partecipazione sociale (rinvio). “Fattispecie” e discipline dell’attività di impresa nel codice civile e nel diritto comunitario. Imprese pubbliche. Impresa e gruppi di società. 2) Il diritto della concorrenza. Fonti comunitarie e nazionali nel diritto antitrust. Gli obiettivi della disciplina. Il divieto di aiuti di Stato. Antitrust e impresa pubblica. Il mercato rilevante Intese restrittive della concorrenza. Abuso di posizione dominante. Concentrazioni. La concorrenza sleale. 3) I diritti di privativa e la “proprietà industriale”. Le dinamiche concorrenziali tra innovazione e imitazione. La tutela dell’innovazione tecnologica: segreto e brevetto; l’invenzione brevettabile; il contenuto della privativa. La tutela dei prodotti dell’industria culturale: il diritto d’autore. I diritti di privativa sui segni distintivi: il marchio di impresa e gli altri segni distintivi Ulteriori informazioni sul corso e sulle lezioni sono resi disponibili attraverso le pagine del corso all’indirizzo: http://didattica.uniroma2.it
PROPRIETÀ DEI FLUIDI TECNICI Proprietà termofisiche dei fluidi agenti nelle macchine (gas, miscele di gas, gas umidi e saturi, liquidi, vapori) e correlazioni per il loro utilizzo nel calcolo delle macchine a fluido, dei sistemi di conversione dell'energia e delle relative apparecchiature di scambio termico. Impiego di software per il calcolo delle proprietà termodinamiche dei fluidi tecnici. Combustione: proprietà termodinamiche dei principali combustibili e dei prodotti della combustione. TURBOMACCHINE MOTRICI E OPERATRICI Richiami su triangoli di velocità, lavoro di stadio, grado di reazione; elementi di dimensionamento; architettura di macchine multistadio e problematiche di progetto. Turbine a vapore: rendimento, tenute, linea di espansione; layout di macchina, determinazione del numero degli stadi; applicazioni. Turbine a gas: layout dell’impianto, caratteristiche e configurazione del compressore e dell'espansore; applicazioni. Compressori: configurazione di stadio e di macchina per compressori assiali e centrifughi mono- e multistadio; applicazioni. APPARECCHIATURE DI SCAMBIO TERMICO Elementi di progettazione di apparecchiature di scambio termico proprie degli impianti a vapore: condensatori, rigeneratori, generatori di vapore a combustibile (GVC) e a recupero (GVR). Disamina delle problematiche fenomenologiche e funzionali; individuazione delle specifiche tecniche e lineamenti di calcolo per il dimensionamento delle apparecchiature e delle superfici di scambio termico. COMPORTAMENTO “FUORI PROGETTO” DI COMPONENTI E SISTEMI ENERGETICI Criteri di similitudine e loro utilizzo nel progetto, verifica e sperimentazione in scala ridotta ed in scala 1:1 nelle macchine dinamiche operatrici e motrici e nelle apparecchiature di scambio termico. Similitudini (geometrica, cinematica, dinamica, agli scambi termici, etc.) e associati indici di forma. Gruppi adimensionali di variabili; parametri corretti e loro utilizzo. Definizione dei parametri caratteristici prestazionali di macchine e apparecchiature di scambio termico e correlazioni esistenti tra di loro. Richiami sulle curve caratteristiche dimensionali ed effettive. Fuori progetto delle turbomacchine motrici e operatrici: compressori e pompe dinamiche; espansori a gas e a vapore. Fuori progetto di apparecchiature di scambio termico a convezione e a irraggiamento e applicazione a condensatori, rigeneratori, GVC e GVR. Elementi per il calcolo del fuori progetto di sistemi energetici: applicazione alle turbine a gas mono e bialbero, agli impianti a vapore e ai cicli combinati. Lineamenti e implicazioni fenomenologiche alla base della regolazione di componenti e di sistemi di conversione termomeccanica dell’energia. Modellazione e analisi del comportamento dinamico di componenti e sistemi energetici mediante software Simscape.
Equazioni fondamentali Equazione di conservazione della massa e della quantità di moto. Simmetria tensore degli sforzi. Relazione costitutiva fluidi newtoniani. Equazione di Navier Stokes per flussi incomprimibili. Condizioni al bordo. Condizione di Navier e lunghezza di scorrimento. Forma adimensionale equazioni di Navier-Stokes. Numero di Reynolds. Equazione di Stokes, linearità e simmetrie. Cenni al teorema di Purcell sul nuoto dei microorganismi. Flusso di Poiseuille. Moto Browniano Diffusione di particelle in un fluido. Equazione di conservazione. Equazione di Langevin per il moto di un singolo colloide. Teorema di fluttuazione dissipazione. Metodi numerici per equazioni differenziali stocastiche. Elettroidrodinamica Sistema completo di equazioni per trasporto specie cariche. Equazione di Poisson-Boltzmann. Lunghezza di Debye. Flusso elettroosmotico ideale in un canale piano. Flussi elettroosmotici in nanopori. Applicazioni per biosensori e blue energy. Tensione superficiale e dinamica delle interfacce Definizione di tensione superficiale. Equazione di Laplace. Equazione di Young e angolo di contatto. Stati di Cassie e di Wenzel. Legge di Jurin. Lunghezza di capillarità. Instabilità Taylor-Rayley. Cenno ai modelli continui per flussi bifase (Continuum force model). Cenni su tecniche di simulazione atomistica. Turbolenza Descrizione in spazio di Fourier. Produzione, trasferimento e dissipazione di energia cinetica turbolenta. Teoria di Kolmogorov per turbolenza omogenea e isotropa. Scala di Kolmogorov. Equazioni mediate alla Reynold e problema della chiusura.
Le lezioni riguarderanno i seguenti argomenti: 1. Introduzione alla produzione additiva (AM) La filosofia della produzione di strati e la sua giustificazione economica; Classificazione delle tecniche AM; Le ragioni economiche alla base della diffusione delle tecniche AM; applicazioni e tendenze future. 2. Tecniche AM e polimeri per la produzione di componenti di componenti polimerici Introduzione sui polimeri; consolidamento e proprietà dei polimeri lavorati da AM; Processo di fotopolimerizzazione in vasca e polimeri; processi AM basati sull'estrusione di materiali e polimeri; processi AM a letto di polvere (Sinterizzazione laser selettiva e Multi Jet Fusion) e polimeri; consolidamento e proprietà dei polimeri lavorati da AM 3. Tecniche AM e metalli per la produzione di componenti di componenti metallici Materie prime metalliche per AM: produzione e caratterizzazione polveri, processi Powder Bed Fusion (fusione laser selettiva, fusione con fascio di elettroni, ecc.); Deposizione di energia diretta (deposizione laser di metalli, produzione additiva di fasci di elettroni, stampa joule, ecc.); Estrusione di materiali (diffusione atomica AM, deposizione di metallo legato) e Binder Jetting. Microstruttura e proprietà delle leghe di alluminio per AM; Microstruttura e proprietà degli acciai per AM.Microstruttura e proprietà del titanio per AM; Microstruttura e proprietà delle leghe di nichel per AM; Microstruttura e proprietà dei compositi a matrice metallica (MMC) 4. Progettazione per la produzione additiva Ottimizzazione della progettazione del pezzo mediante tecniche numeriche (ottimizzazione della topologia e progettazione generativa); Orientamento delle parti e strutture di supporto; Requisiti e specifiche di produzione 5. Integrazione con i processi convenzionali per la finitura di componenti metallici prodotti mediante manifattura additiva. La formazione si concentrerà sull'approccio Design for Additive Manufacturing (DFAM) che verrà applicato per la definizione della forma dei componenti in materiali polimerici/metallici. Inoltre, verranno proposte attività di laboratorio per la caratterizzazione delle polveri, l'analisi della fluidità del PSD, la porosità e le crepe di campioni sfusi e la caratterizzazione microstrutturale.
