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Fluidodinamica Delle Macchine 1 2016/2017
Programma di Fluidodinamica Delle Macchine 1:
Generalità sul corso, obiettivi, classificazione delle macchine, esempi applicativi.
Equazioni della fluidodinamica delle turbomacchine
o Descrizione sollecitazione.
o Descrizione materiale e non materiale del moto. Teorema del Trasporto Reynolds
o Equazioni integrali e differenziali di continuità, q.d.m. (Navier-Stokes), energia in forma termica meccanica e entropica
o Flussi rotazionali e irrotazionali. Azioni su profili alari.
o Moto relativo. Forze di inerzia.
o Strato limite: parametri locali e globali, transizione laminare turbolento, cenni sul
Generalità sul funzionamento delle turbomacchine
o Variabili adimensionali principali
o Classificazione e scelta delle turbomacchine attraverso i parametri adimensionali
o Influenza della viscosità, degli effetti di scala e della cavitazione.
o Similitudine in turbomacchine termiche.
o Curve di funzionamento
Trasformazioni nelle turbomacchine
o Rendimenti, coefficienti di perdita.
o Lavoro di Eulero, equazione integrale del momento della quantità di moto.
o Analisi monodimensionale di uno stadio, rappresentazione grafica.
o Grado di reazione di uno stadio.
o Analisi adimensionale di uno stadio
o Stadio ripetuto, stadio normale.
Analisi del flusso nelle turbomacchine
o Coordinate e sistemi di riferimento; schematizzazione del campo di moto.
o Definizioni geometriche profili in schiera, prestazioni schiere.
o Schiera piana, schiera radiale.
o Equilibrio radiale, vortice libero e forzato.
o Flussi secondari, perdite di profilo e miscelamento.
o Teoria generale dei diffusori, rendimento, coefficiente di recupero di pressione.
Compressori assiali
o Descrizione generale.
o Triangoli di velocità, rendimento, grado di reazione, ottimizzazione dello stadio.
o Confronto fra stadi a diverso grado di reazione. IGV.
o Principali profili impiegati. Distribuzione di pressione e velocità sul profilo. Calcolo angoli ottimali.
o Principali correlazioni schiere. Criteri di carico per schiere assiali. Perdite profilo.
o Comportamento schiere fuori progetto.
o Cenni sul comportamento di pale supersoniche.
o Perdite di anello, secondarie e nei giochi.
o Considerazioni su ventilatori assiali e eliche propulsive.
o Cenni alle metodologie di progetto 3D di pale complesse.
Compressori centrifughi
o Descrizione generale.
o Funzionamento reale dei compressori centrifughi.
o Coefficiente di riduzione di carico (slip-factor). Teoria di Stodola, principali correlazioni.
o Elementi di progetto della girante. Canale meridiano, numero di pale, rendimento, incidenza, diffusori lisci e palettati. Cassa a spirale. Principali tipologie di perdite.
o Note sui ventilatori centrifughi.
Funzionamento anomalo dei compressori.
o Stallo, pompaggio: generalità.
o Teoria elementare dello stallo rotante.
o Teoria elementare del pompaggio.
o Complementi sull’instabilità di compressori e pompe
Analisi dell’accoppiamento macchina-circuito
o Curva caratteristica esterna, match con la curva caratteristica della macchina.
o Macchine e sistemi per fluidi comprimibili e incompressibili.
o Circuiti complessi.
o Cavitazione per macchine operatrici a fluido incompressibile
o Regolazione della portata in circuiti: strategie di strozzamento, bypass e regolazione numero di giri. Regolazione portata in macchine a fluido comprimible.
Turbine assiali e radiali
Cenni sulla progettazione di stadi di turbina assiale.
Cenni sulla progettazione di turbine radiali.
TESTI DI RIFERIMENTO:
· Osnaghi, Teoria delle Turbomacchine, Esculapio
· Karassi et al., Pump Handbook, Mcgraw Hill.
TESTI PER APPROFONDIMENTO
· Cumpsty, Compressor Aerodynamics, Krieger 2, Pitagora
· Albin, Compressori centrifughi e assiali, Liguori
· Dixon and Hall, Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery, Elsevier
· Sandrolini e Naldi, Macchine voll. 1 e 2, Pitagora