Ingegneria meccanica e materiali

La tesi di dottorato è incentrata sullo sviluppo di strumenti e metodologie avanzate per la simulazione numerica di flussi turbolenti con tecniche Large-Eddy Simulation (LES) e Direct Numerical Simulation (DNS). In particolare, si propone una metodologia di avanzamento temporale innovativa di tipo Runge-Kutta (RK) capace di riprodurre le prestazioni di robustezza di metodi skew-symmetric classici con maggiore efficienza computazionale. La rigorosa trattazione teorica sviluppata nel lavoro ha permesso di ricavare nuovi schemi RK con un determinato ordine di accuratezza sulla soluzione e sulla conservazione di energia discreta. La tecnica ha mostrato di essere più efficiente degli schemi classici, fornendo, a parità di risultati, tempi di calcolo inferiori fino al 50%.

Questo testo è destinato agli allievi del terzo e quarto anno di Ingegneria Industriale e a quanti si occupano di progettazione meccanica. I principali argomenti trattati sono: aspetti tecnologici e costruttivi del progetto e sua organizzazione, anche alla luce degli ausili informatici oggi disponibili; richiami sulle principali caratteristiche meccaniche dei materiali metallici impiegati nella costruzione delle macchine e un'introduzione ai materiali compositi; richiami sui problemi strutturali acquisiti nei corsi di Scienza delle Costruzioni e trattazione degli argomenti Travi curve e Contatti hertziani, che normalmente non trovano spazio nei suddetti corsi ma importanti, in alcuni casi, nel progetto meccanico; componenti in pressione ed elementi rotanti, con descrizione di un metodo agli elementi finiti versione forze e introduzione ad un metodo versione spostamenti, con lo scopo sia di fornire uno strumento di calcolo delle sollecitazioni nei casi considerati, che di costituire esempi di impiego dei metodi di calcolo numerico applicati ai problemi strutturali. Vengono, inoltre, trattati i seguenti argomenti: collegamenti non smontabili: chiodature e saldature assi e alberi molle linguette e chiavette collegamenti filettati e viti di manovra cuscinetti di rotolamento ruote dentate trasmissioni Nelle intenzioni degli autori il testo è stato strutturato per fornire i dati e le metodologie di base per la selezione e la progettazione degli elementi e dei gruppi meccanici a coloro che, naturalmente, posseggano già le conoscenze fondamentali acquisite nei corsi di Disegno meccanico, Scienza delle costruzioni, Meccanica applicata, Tecnologia meccanica e Scienza dei materiali; senza tuttavia dimenticare che lo sviluppo del progetto richiede anche l'utilizzo di manuali, normative e pubblicazioni specialistiche contenenti nomenclature, dati e metodologie teoriche, numeriche e sperimentali che evidentemente non si possono ritrovare nei testi di base.

I getti sintetici sono dispositivi in grado di generare un getto utilizzando l'aria presente nell'ambiente che li contiene facendo oscillare una membrana posta all'interno di una cavità con orifizio. Tali caratteristiche fanno sì che essi sono di facile realizzazione, silenziosi e miniaturizzabili. Per queste ragioni, essi sono ampiamente utilizzati come dispositivi per il raffreddamento dell'elettronica. La ricerca presentata nel testo si focalizza sul design e l'analisi di differenti tipi di getti sintetici le cui prestazioni sono confrontate con getti sintetici convenzionali. Tale confronto è effettuato mediante lo studio del campo di moto libero e impingente e l'analisi dello scambio termico.