PROGETTO DI MACCHINE
Anno accademico 2024/2025 - Docente: STEFANO MAURORisultati di apprendimento attesi
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Prerequisiti richiesti
Frequenza lezioni
Contenuti del corso
SISTEMI DI PROPULSIONE IBRIDA - Richiami di motori a combustione interna. Sistemi di propulsione innovativi: elettrico, ibrido, fuel cell. Architetture ibride: serie, parallelo, serie-parallelo. Vantaggi e svantaggi. Cenni ai combustibili alternativi ed integrazione in motori ibridi: biofuels ed e-fuels. Introduzione alla modellizzazione di veicoli ibridi. Modelli forward e backward per l'analisi energetica di veicoli ibridi. Implementazione di modelli di simulazione di veicoli ibridi in Matlab/Simulink. Cenni agli algoritmi di gestione dei flussi energetici e ai metodi di ottimizzazione.
MOTORI ALTERNATIVI A COMBUSTIONE INTERNA - Classificazione dei motori alternativi a combustione interna. Richiami sul rendimento limite, sul rendimento termodinamico interno e sul rendimento organico. Combustione a volume e a pressione costante. - Cenni sui Biocombustibili. - Alimentazione dell'aria. - Riempimento nei motori a 4T: generalità, analisi dell’apparato di distribuzione. Riempimento nei motori a 2T: generalità, analisi del processo di lavaggio. - Alimentazione del combustibile nei motori ad accensione comandata. Carburatore elementare. - Alimentazione del combustibile nei motori ad accensione per compressione. Requisiti in termini di polverizzazione e di penetrazione del getto. Sistemi di iniezione. Common rail. – Cenni alla sovralimentazione - Combustione - Generalità: velocità di reazione e temperatura di accensione. Sviluppo normale della combustione. - Combustione nei motori ad accensione comandata -Numero di ottano. La combustione nei motori ad accensione spontanea. Numero di cetano. Cenni sulla polverizzazione e penetrazione del combustibile iniettato, turbolenza e moti di trascinamento della carica. - Emissioni di inquinanti: effetti nocivi, meccanismi di formazione, influenza dei parametri di funzionamento. - Applicazione numerica per la valutazione del rilascio termico nei MCI-SI; - Applicazione numerica per la determinazione del ciclo limite di un MCI-SI; - Applicazione numerica per il calcolo delle emissioni inquinanti di un MCI.LA PROGETTAZIONE FLUIDODINAMICA DELLE TURBINE EOLICHE • Caratteristiche degli impianti motori eolici Introduzione. La classificazione delle turbine eoliche. Specificità degli impianti motori eolici. L’energia eolica. Taglie di potenza. • Modelli fluidodinamici del rotore. Analisi aerodinamica dei profili alari. Caratteristiche geometriche dei profili alari. I coefficienti di potenza e resistenza. Analisi fluidodinamica del rotore. Rappresentazione dei triangoli di velocità. Analisi delle forze. • Modelli matematici per il calcolo delle prestazioni. Introduzione. La Blade Element Momentum (BEM) Theory per macchine ad asse verticale. La procedura iterativa per la soluzione finale. I coefficienti d’induzione assiale. Analisi delle prestazioni: potenza e coefficiente di potenza. Confronto con dati sperimentali. Applicazione numerica sulle turbine eoliche ad asse verticale. Le prestazioni durante il funzionamento in “off design”. La Blade Element Momentum (BEM) Theory per macchine ad asse orizzontale. La procedura iterativa per la soluzione finale. I coefficienti d’induzione assiale. E tangenziale. Analisi delle prestazioni: potenza e coefficiente di potenza. Confronto con dati sperimentali. Applicazione numerica sulle turbine eoliche ad asse orizzontale. Le prestazioni durante il funzionamento in “off design”. -Applicazione Numerica per la progettazione fluidodinamica di una turbina eolica ad asse orizzontale; -Applicazione Numerica per la progettazione fluidodinamica di una turbina eolica ad asse verticale.
Testi di riferimento
[1] J.B. Heywood: "Internal combustion engine fundamentals", Mc Graw Hill
[2] G.Ferrari: "Motori a Combustione Interna", Società Editrice Esculapio
[3] Battisti L.: Gli impianti motori eolici, Green Place Energies
[4] Sphera DA, editor. Wind turbine technology: fundamental concepts of wind turbine engineering.
[5] Barlow, Rae, Pope: Low Speed Wind Tunnel Testing. John Wiley & Sons, Inc. Third Edition
[6] G.Ferrari: "Internal Combustion Engines", Società Editrice Esculapio
[7] L. Guzzella, A. Sciarretta: Vehicle Propulsion Systems, Introduction to Modeling and Optimization. Springer
[8] S. Onori, L. Serrao, G. Rizzoni: Hybrid Electric Vehicles Energy Management Strategies. Springer
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Motori Alternativi a Combustione Interna | [1] [2] |
| 2 | Sistemi di propulsione ibrida | [7] [8] |
| 3 | Turbine eoliche | [3] [4] |
| 4 | Gallerie del vento | [5] |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio al fine di programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. In tal caso, si consiglia rivolgersi al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del Dipartimento di afferenza del Corso di Laurea.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Il Candidato esponga come valutare il rilascio termico in un motore alternativo a combustione interna.
Il Candidato descriva come valutare i prodotti della combustione di un combustibile per impiego nei motori alternativi a combustione interna.
Il Candidato esponga come valutare la cinetica chimica degli ossidi d'azoto.
Il Candidato esponga le caratteristiche ed i principi di funzionamento dei sistemi di trazione ibrida.
Il Candidato descriva le metodologie di base per la progettazione fluidodinamica delle turbine eoliche ad asse orizzontale.
Il Candidato descriva le metodologie di base per la progettazione fluidodinamica delle turbine eoliche ad asse verticale.
Il Candidato descriva le metodologie di base per la progettazione fluidodinamica delle gallerie del vento subsoniche.