Obiettivi formativi
Conoscenze e capacità di comprendere:
Alla fine del percorso dell’insegnamento lo studente dovrà avere acquisito i principali metodi di analisi numerica e i modi con cui queste possono essere implementate in un programma di calcolo finalizzato alla simulazione delle caratteristiche operative di una Macchina a Fluido e/o di un Sistema Energetico.
Competenze:
Lo studente dovrà essere in grado di comprendere il funzionamento di un programma di calcolo, individuarne i punti di forza e le criticità con particolare riferimento alla simulazione delle caratteristiche operative delle Macchine a Fluido e dei Sistemi Energetici.
Autonomia di giudizio:
Lo studente dovrà possedere gli strumenti per valutare in maniera critica la validità di un metodo di calcolo e le situazioni in cui questo può essere, o meno, applicato alla simulazione delle caratteristiche operative delle Macchine a Fluido e dei Sistemi Energetici.
Capacità comunicative:
Lo studente dovrà possedere l’abilità di presentare in maniera chiara le principali caratteristiche dei modelli e dei codici di calcolo sviluppati e dei risultati ottenibili mediante l’utilizzo di schemi a blocchi, tabelle e grafici.
Capacità di apprendimento:
Lo studente sarà in grado, partendo dalle conoscenze di base acquisite nel corso, di reperire con continuità le informazioni sulle soluzioni e sulle metodologie per sviluppate e proposte in letteratura per la simulazione numerica delle Macchine a Fluido e dei Sistemi Energetici, mantenendo così aggiornate le sue conoscenze in merito.
Prerequisiti
E’ utile per lo studente avere acquisito sufficienti nozioni dei corsi di Analisi Matematica, Termodinamica, Macchine e saper usare fogli elettronici.
Contenuti dell'insegnamento
Il corso tratta gli aspetti che sono alla base di una moderna progettazione e/o simulazione delle Macchine a Fluido e dei Sistemi Energetici. In una prima fase vengono fornite allo studente tutte le nozioni relative al funzionamento di un moderno computer, sia dal punto di vista hardware, sia dal punto di vista software. Si chiarisce, per esempio, che cosa è la CPU, la RAM, ecc. e quali funzioni svolgono; come sono rappresentati internamente i numeri, che cosa è il BIOS, il S.O. e come questi gestiscono le risorse hardware.
In una seconda fase si introduce il linguaggio di programmazione FORTRAN, utilizzando compilatori GPL che si trovano in rete sotto sistema Windows e/o Linux, fornendo le prime nozioni indispensabili per iniziare a scrivere semplici listati, come, ad esempio, realizzazione di tabelle che contengano funzioni di un determinato set di valori (utilizzate nello sviluppo di modelli “black-box” di Macchine a Fluido e di componenti dei Sistemi per la generazione di Energia). Si prosegue con implementazioni di metodi di valutazione di polinomi, ricerca numerica di soluzioni di funzioni non risolvibili analiticamente, calcolo di integrali.
Infine si definisce la metodologia step by step, quindi si implementa un programma che definisca l’evolversi di un Sistema Energetico complesso come, ad esempio, il funzionamento di un motore alternativo a combustione interna, modellato come sistema monodimensionale con k, Cp, Cv variabili e scambio di calore con le pereti. Il tutto presentando i risultati in forma grafica con l’ausilio di software spreadsheet direttamente interfacciato con i modelli utilizzati.
Programma esteso
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Bibliografia
Teoria ed applicazioni di analisi numerica, Francis Scheld, Collana Schaum, Etas libri
Metodi numerici e statistici per scienze applicate, Valeriano Comincioli, F.A.R. -http://unina.stidue.net/Complementi%20di%20Analisi%20Matematica/Materiale/Comincioli%20-%20Metodi%20Numerici.pdf
Manuali di FORTRAN 77/90/95 on-line: http://www.cerca-manuali.it/manuale-guida/fortran.htm
Metodi didattici
La parte teorica del corso verrà illustrata mediante lezioni frontali eseguite direttamente su PC. Durante la lezione gli studenti sono continuamente stimolati a proporre soluzioni per il problema che si presenta, discutere la validità della soluzione proposta, confrontare varie soluzioni, facendo, di fatto, esercitazione durante la lezione teorica. Con il procedere del corso la parte d’esercitazione diventa sempre più prevalente sulla parte teorica. Agli studenti, inoltre, alla fine di ogni lezione, è richiesto di completare, in gruppo, un compito che dovranno presentare alla lezione successiva.
Modalità verifica apprendimento
La verifica dell’apprendimento è basata sull’esecuzione dei compiti assegnati, per i quali lo studente riceve un punteggio. Se questo è sufficiente, assume la validità di compito scritto e lo studente può decidere se accettare quel voto o sottoporsi a verifica. La verifica consiste nell’esecuzione, al computer, di un compito simile a quelli svolti durante il corso.
Altre informazioni
E’ vivamente consigliata la frequenza del corso.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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