Conoscere e comprendere il funzionamento delle turbomacchine normalmente presenti in un veicolo (turbocompressori, pompe, ventilatori), sia dal punto di vista termodinamico che fluidodinamico. Acquisire competenze nello sviluppo di un processo di progettazione.
Prerequisiti
Basi di fluidodinamica e macchine a fluido
Metodi didattici
L’insegnamento prevede per la maggior parte lezioni frontali teoriche. Verranno previste esercitazioni pratiche, dimostrazioni e seminari tematici inerenti la modellazione e l’utilizzo pratico delle turbomacchine. Durante il corso gli studenti saranno svolte esercitazioni nelle quale gli studenti si cimenteranno nella progettazione di tre turbomacchine: un ventilatore assiale, una pompa centrifuga e un compressore centrifugo. I prodotti attesi sono una relazione tecnica di presentazione dei risultati progettuali.
Verifica Apprendimento
La verifica dell’apprendimento prevede una prova scritta, e una prova orale. La prova scritta è basata su domande aperte finalizzate a verificare la conoscenza dei contenuti del corso. Potrà essere previsto l’introduzione di uno o più esercizi. La prova orale verterà sul commento dell’elaborato scritto e su ulteriori approfondimento che dovessero scaturire dalla discussione.
Testi
Baines, “Fundamentals of Turbocharging”, 2005, Concepts NREC Watson, Janota, “Turbocharging the Internal Combustion engine”, 1982, The Macmillan Press Dixon, Hall, “Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery”, 2014, Pergamon Press
Contenuti
Il corso affronterà i principali argomenti relativi alle macchine a fluido per sovralimentazione e utilizzate in ausiliari all'interno del veicolo. I principali argomenti trattati saranno essenzialmente: Definizione e classificazione delle turbomacchine. Sistemi di coordinate. Componenti di velocità. Triangoli di velocità. Relazioni di flusso comprimibili. Proprietà totali. Leggi fondamentali: continuità, energia, quantità di moto, momento della quantità di moto. Equazione di Eulero. Rotalpia. Analisi dimensionale: incomprimibile. Analisi dimensionale: comprimibile. Mappe di prestazione. Velocità specifica. Diametro specifico. Macchine assiali. Teoria aerodinamica delle schiere. Profili aerodinamici. Portanza e resistenza. Diagramma di Weinig. Ventilatori per il raffreddamento. Procedura di progettazione per ventilatore assiale. Applicazione di design. Macchine radiali. Definizioni e geometrie. Approssimazione monodimensionale. Triangoli di velocità. Difetto di deviazione. Design delle pale: singolo arco, doppio arco, punto a punto. Rappresentazione conferme di Kaplan. Pompe per il raffreddamento. Definizione di prevalenza, potenza ed efficienze (idraulica, volumetrica, per attrito sui dischi). Procedura di progettazione. Applicazione di design. Turbocompressore. Fondamenti. Compressore per la sovralimentazione. Procedura di progettazione. Applicazione di design. Seminario Ferrari SpA.
