BIBLIOGRAFIA Testi consi gliati:

S. Greco, P. Valabrega,Lezioni di algebra lineare e geometria.

Vol. /, Algebra Lineare

Volli, Geometria Analitica e Differenziale Levrotto e Bella, Torino, 1994.

A. Sanini,Lezioni di Geometria, Levrotto & Bella, Torino, J994.

Libri di esercizi adatti ai corsi:

S. Greco, P. Valabrega,Esercizi risolti di algebra lineare, geometria analitica differenziale, Levrotto e Bella, Torino, J994.

A. Sanini,Esercizi di Geometria, Levrotto& Bella, Torino, J994.

N. Chiarii, S. Greco, P. Valabrega 100 Esercizi di Algebra Lineare

/00 Esercizi di Geometria analitica piana e numeri complessi 100 Esercizi di Geometria dello spazio.

Levrotto & Bella, Torino, 1994.

G. Tedeschi, Prove scritte di geometria risolte, CELIO, Torino, 1989.

N. Chiarii,L'esame di Geometria, Levrotto & Bella, Torino, 1986.

G. Cervelli, A. Di Lello,Geometria: esercizi risolti, CLUT, Torino, 1994.

Per maggiori approfondimenti su due testi adatti a matematici:

E. Sernesi, Geometria /, Bollati Boringhieri, Torino, 1990.

E. Sernesi, Geometria 2, Bollati Boringhieri, Torino, 1994.

Per approfondire aspetti teorici dell'algebra lineare e migliorare il proprio inglese:

S. Lang,Linear Algebra, Addison- Wesley Publishing Co., Reading, Mass., 1966.

(trad. il.Algebra Lineare,Bollati Boringhieri, Torino, 1970) Per approfondire aspetti concreti dell'algebra lineare:

G. Strang,Algebra lineare e sue applicazioni, Liguori, Napoli, J982.

Per approfondire l'algebra lineare su un testo adatto a matematici:

C. Ciliberto,Algebra Lineare, Bollati Boringhieri, Torino, 1994.

Sono inoltre disponibili presso le cooperative interne al Politecnico (CELIO, CLUT, CUSL) raccolte di test dati negli ultimi anni. Chi desidera invece i compiti scritti assegnati in appelli d'esame recenti può richiederli allo sportello esterno del Dipartimento di Matematica (III piano aule pari).

ESAME

L'esame si può sostenere con due modalità diverse. All'inizio di ogni prova scritta, qualunque sia la modalità, lo studente dovrà esibire un documente d'identità con foto, posibilmente il tesserino o il libretto del Politecnico.

BI.Bsame con due prove scritte durante il semestre.

Lo studente potrà sostenere due prove scritte, che si svolgeranno a metà ed al termine del corso, durante le quali sarà vietato usare libri o appunti.

I prova scritta (metà corso- durata un'ora circa): sarà un test a risposta multipla, riguardante la prima parie del corso (Algebra lineare e numeri complessi);

II prova scritta (fine corso- durata 60-90 minuti) :10 studente dovrà svolgere esercizi di geometria analitica piana e spaziale (inclusa eventualmente la geometria differenziale delle curve).

Chi raggiungerà un punteggio _ 15/30 in ogni prova scritta potrà sostenere direttamente la prova orale in un qualunque appello di esame fra giugno e settembre, ripetendola eventualmente due volte senza ulteriori prove scritte. Per esami orali di questo tipo sarà previsto un servizio prenotazioni presso lo sportello esterno del Dipartimento di Matematica (III piano lato aule pari) .

B2. Esame con prova scritta tradizionale.

Lo studente che non possa o non voglia utilizzare le prove di cui in 8 l si presenterà all'esame , in uno degli appelli previsti dal calendario, per sostenere una prova scritta, nella quale dovrà risolvere esercizi e problemi sugli argomenti del corso. AI termine della prova i partecipanti riceveranno un foglio contenente le soluzioni ai quesiti proposti e avranno IO minuti per esaminare tali soluzioni e decidere se ritirare il compito già consegnato (nel qual caso non resterà traccia della partecipazione) ovvero consegnarlo definitivamente, con lo stati no d'esame, per sostenere la prova orale, necessariamente nello stesso appello. Durante queste prove sarà consentito usare libri e appunti. Anche per questa prova sarà istituito un servizio prenotazioni presso lo sportello esterno del Dipartimento di Matematica(III piano, aule pari).

In sede di orale (con modalità 8 I o 82 indifferentemente) agli studenti (sopratutto a quelli con scritto insufficiente) potrà essere richiesto di svolgere un esercizio scritto, preliminare all'orale vero e proprio.

83110 Macchine

Anno: 4 Periodo: I Docente:da nominare

Lezioni, esercitazioni, laboratori: 6+4 (ore settimanali)

Il corso fornisce agli allievi aeronautici gli elementi di base per lo studio delle macchine a fluido termiche ed idrauliche. Vengono illustrati i principi di funzionamento ed i metodi usati per regolare le principali macchine motrici ed operatrici. Particolare attenzioneèdedicata allo studio del motore alternativo a combustione interna per impiego aeronautico.

REQUISITI

Fisica tecnicae Meccanica applicata alle macchine.

PROGRAMMA

Richiami di termodinamica. [4 ore]

Clas~ificazionedelle macchine a fluido. I Principio della termodinamica in forma lagrangiana ed espressione del lavoro "esterno". I Principio della termodinamica in forma euleriana e sua espressione in forma "mista". Il Principio della termodinamica; calcolo delle variazioni di entropia tra stati di equilibrio. Legge di evoluzione; gas ideali e quasi-ideali: variazione delle capacità termiche massiche a pressione ed a volume costante con la temperatura. Correlazione tra le linee e le aree nei piani p, veT,s. Esempi applicativi del I Principio della termodinamica in forma lagrangiana.

Moto dei fluidi nei condotti. [8 ore]

Classificazione dei rendimenti e dei lavori per le macchine motrici ed operatrIcI; consumi specifici di calore e di combustibile. Lavoro di recupero e di controrecupero e loro evidenziazione nei diagrammi p,veT,s. Definizione di velocità del suono e delle grandezze totali di una corrente. Correlazione tra le proprietà di un fluido e l'andamento delle aree delle sezioni trasversali del condotto. Determinazione dei parametri critici di una corrente.

Determinazione della portata in un ugello; andamento del prodotto,c, del numero di Mach e della velocità in un condotto al variare del rapporto di espansione. Dimensionamento di un condotto a fissati parametri di progetto; andamento della portata in un condotto semplicemente convergente al variare del rapporto di espansione. Determinazione della portata in un condotto semplicemente convergente. Ugello di De LavaI: comportamento al variare delle condizioni di valle. Determinazione della pressione limite e di adattamento nell'ugello di De LavaI; metodi per la determinazione del tipo di flusso in un condotto convergente-divergente. Approssimazione ellittica. Flusso non isoentropico di un diffusore e di un effusore.

Impianti a vapore. [7ore]

Simbologia degli impianti a vapore. Confronto tra la turbina a vapore e la turbina a gas.

Ciclo a vapore Rankine-Hirn sui diagrammi T,s e sul diagramma di Mollier; espressione del rendimento limite, del lavoro e del calore scambiato. Metodi per aumentare il rendimento del ciclo Rankine. Impianti a vapore in condizioni fuori progetto; influenza della pressione di ammissione, della pressione di scarico e del numero di giri. Regolazione per laminazione e parzializzazione. Regolazione degli impianti a recupero parziale. Condensatori: particolarità costruttive del condensatore a superficie; superficie necessaria per unità di potenza installata.

Organizzazione degli impianti a vapore.

Turbine. [IOore]

Espressione del lavoro i'n una turbomacchina; triangoli di velocità. Turbina assiale semplice ad azione; descrizione della macchina, triangoli di velocità, profili delle palettature;

espressione del lavoro e del rendimento nel caso ideale e reale; variazione dei coefficienti di perdita in condizioni di progetto e fuori progetto. Perdite caratteristiche di una turbina ad azione; linea delle condizioni effettive del vapore. Turbina assiale a salti di velocità;

descrizione della macchina, triangoli di velocità e profili delle palettature; espressione del lavoro e del rendimento nel caso ideale. Rendimento della turbina a salti di velocità nel caso reale e confronto con la turbina semplice. Turbina a salti di pressione: fattore di recupero.

Turbina assiale semplice a reazione; grado di reazione; triangoli di velocità e profili delle palettature; espressione del lavoro e del rendimento nel caso ideale e reale; confronto con la turbina ad azione. Perdite caratteristiche delle turbine a reazione. Studio bidimensionale delle palettature; equilibrio radiale semplice e criterio di svergolamento a "vortice libero". Cenni sulle turbine radiali semplici e multiple: salto entalpico elaborabile, espressione del lavoro e triangoli di velocità.

Turbocompressori. [II ore]

Lavoro di compressione ideale e reale con scambi termici. Compressione isoterma e interrefrigerata; calcolo del minimo lavoro di compressione. Rendimento isoentropico ed idraulico. Compressore centrifugo: triangoli di velocità, lavoro di compressione e sua espressione in funzione dei coefficienti adimensionati. Determinazione della caratteristica manometrica del compressore centrifugo. Grado di reazione e suo andamento al variare dell'angolo di uscita delle palettature. Compressore assiale: triangoli di velocità e profili delle palettature. Espressione del lavoro di compressione e sua espressione in funzione dei coefficienti adimensionati; caratterstica manometri ca del compressore assiale. Instabilità di funzionamento del compressore: ciclo di pompaggio e stallo rotante. Problematiche relative all'avviamento dei turbocompressori assiali. Regolazione dei turbocompressori: vari metodi di regolazione di tipo industriale ed aeronautica; confronto tra i vari metodi di regolazione.

Compressori volumetrici. [8 ore]

Compressori alternativi: ciclo della macchina ed espressione del lavoro nel caso ideale e con perdite. Vari metodi di regolazione dei compressori alternativi. Compressore rotativo a palette: ciclo della macchina ed espressione del lavoro. Regolazione del compressore a palette per laminazione all'aspirazione. Compressore Roots: ciclo della macchina ed espressione del lavoro. Compressione interrefrigerata. Andamento del rendimento volumetrico in funzione del numero di giri e del rapporto di compressione.

Turbopompe. [4 ore]

Definizioni delle grandezze caratteristiche di funzionamento e dei rendimenti delle macchine idrauliche operatrici. Caratteristica di una turbopompa centrifuga e assiale. Problematiche relative all'installazione delle turbopompe: cavitazione ed NPSH. Regolazione e avviamento delle turbopompe. Funzionamento in similitudine delle turbopompe: numero di giri caratteri sti co.

Motori alternativi a combustione interna. [22 ore]

Scelta del ciclo ideale per motori ad accensione comandata e ad accensione per compressione;

espressione del rendimento ideale per i cicli Otto, Diesel e Sabath. Espressione della potenza utile e della pressione media effettiva di un motore alternativo a combustione interna.

Rendimento limite, rendimento termofluidodinamico e rendimento organico. Rendimento utile e suo andamento al variare del numero di giri del motore. Apparato della distribuzione nei motori alternativi. Coefficiente di riempimento dei motori alternativi a quattro tempi;

espressione semplificata del coefficiente di riempimento e suo andamento al variare del

numero di giri del motore. Caratteristica meccanica, di regolazione e cubica di utilizzazione dei motori ad accensione comandata ed ad accensione per compressione. Combustione nei motori ud accensione comandata: velocità di combustione e di propagazione della fiamma;

cenni sulla teoria di Nusselt e sulle anomalie di combustione. Variazione dei rendimenti e della pressione media effettiva con la dosatura nei motori ad accensione comandata e del rendimento utile in funzione della pressione media effettiva in un motore ad accensione comandata; regolazione di "tipo aeronautico". Variazione della potenza utile del motore con la quota di volo. Motori "alleggeriti" e "surcompressi". Problematiche relative alla sovralimentazione dei motori. Determinazione della potenza utile del motore sovralimentato mediante compressore mosso da turbina a gas di scarico e a "comando meccanico". Apparati di alimentazione per motori ad accensione comandata: carburatore elementare.

ESERCITAZIONI [40 ORE]

Vengono sviluppati esercizi numenCl sulle prestazioni delle macchine a fluido trattate a lezione negli otto capitoli indicati. Gli esercizi verranno forniti dal docente durante le lezioni precedenti la relativa esercitazione. Altri esercizi relativi ai testi d'esame degli anni precedenti saranno resi disponibili durante il semestre.

LABORATORIO[6ORE]

Determinazione della caratteristica si una turbopompa assiale ed individuazione delle condizioni di cavitazione. Determinazione della caratteristica meccanica di un motore alternativo ad accensione comandata. Visita alla raccolta dei motori aeronautici del Dipartimento di Energetica e descrizione delle principali caratteristiche costruttive. Il corso verrà suddiviso in un numero di squadre sufficiente a permettere una fattiva partecipazione dello studente a tali esercitazioni.

BIBLIOGRAFIA Testi di riferimento:

A. Beccari, Macchine. l val., CLUT, Torino, 1980.

A. Beccari,C.Caputo, Motori termici" volumetrici, UTET, 1987.

Testi ausiliari:

A.E. Catania, Complementi di Macchine, Levrotto & Bella, Torino, 1979.

A. Capetti,Motori termici, UTET, 1967.

A. Capetti, Compressori di gas, Giorgio, Torino, 197I.

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ESAME

L'esame consta di una prova scritta della durata di tre ore e di una successiva parte orale.