Ingegneria Aerospaziale
Cod 198294
- Laurea magistrale
- 2 anni
- 120 CFU
- LM-20 R
ING-IND/06
Aerodinamica Ipersonica
Codice: 20830008
Scheda insegnamento
- Anno Accademico di erogazione
- 2026/2027
- Corso di studi
- Ingegneria Aerospaziale
- Periodo di erogazione
- Secondo semestre
- CFU
- 9 CFU
- Lingua
- Italiano
- SSD
- ING-IND/06
Scopri il programma didattico
Programma, testi adottati e modalità d’esame sono quelli pubblicati dai docenti per l’anno accademico 2026/2027.
- Docente
- Alessandro Di Marco
- Curriculum
- Spaziale
- Anno di corso
- 2
- Periodo
- Secondo semestre
- Ore
- 72
- CUIN
- 260002755
Programma
I. L'ambiente di volo ipersonico. Aspetti storici. Applicazioni ingegneristiche: veicoli spaziali di rientro, aerei da crociera ipersonici. Condizioni di volo che portano a fenomeni propri del flusso ipersonico.
II. Flussi ipersonici non-viscosi. Relazioni limite ipersoniche per le onde d'urto. Teoria newtoniana. Correzioni centrifughe di Newton-Busemann. Il ruolo del rapporto di densità nell'ipersonico. Il limite combinato di numeri di Mach elevati e rapporti di densità elevati. La teoria di Taylor-Maccoll per flussi supersonici sui coni. Principio di indipendenza del numero di Mach. Equazioni di Van Dyke per corpi snelli. Parametro di similitudine ipersonica di Tsien. Distanza d'urto dai corpi smussati. Strato di shock e strato di entropia.
III. Flussi ipersonici viscosi. Il ruolo dell'altitudine di volo. Fenomenologia della transizione dello strato limite. Veicoli ipersonici endoatmosferici e transatmosferici. Effetti non continui. Strati limite laminari comprimibili. Fattore di recupero. Formulazioni self-similar di base per piastre piane e flussi con punti di ristagno. La correlazione Fay-Riddell. Riscaldamento aerodinamico.
IV. Effetti termochimici ad alta velocità. Effetti non calorici e non termicamente perfetti ad alte velocità di volo. Dissociazione dell'aria, ionizzazione ed eccitazione vibrazionale. Effetti del non equilibrio chimico e vibrazionale.
V. Aeromeccanica del rientro. Meccanica particellare dei veicoli spaziali in rientro. Il ruolo del coefficiente balistico, della curvatura del naso e del gradiente di densità atmosferica. Decelerazione, riscaldamento e atterraggio di precisione.
VI. Ipersonica computazionale
Prerequisiti
E’ importante che gli studenti abbiano già acquisito conoscenze di fluidodinamica, aerodinamica e termofluidodinamica. Conoscenza di flussi comprimibili.
Opzionale: fluidodinamica numerica
Testi adottati
Il principale materiale didattico dell'insegnamento è costituito da presentazioni realizzate dal docente ed utilizzate durante le lezioni, reperibili da Teams
Bibliografia di riferimento
Anderson, J.D.Jr, “Computational Fluid Dynamics – The Basics with Applications”, McGraw-Hill, 1995
Anderson, J.D.Jr "Hypersonic and High-Temperature Gas Dynamics" - AIAA Education
Modalità di erogazione
Il corso è costituito da lezioni frontali e da esercitazioni.
Le esercitazioni sono individuali e obbligatorie.
Modalità di frequenza
La frequenza non è obbligatoria ma suggerita.
Modalità di valutazione
La valutazione dell'apprendimento sarà verificata tramite un esame orale con eventuale discussione delle esercitazioni di laboratorio. Tutte le relazioni delle esercitazioni pratiche devono essere consegnate una settimana dopo la fine del corso e devono essere redatte in inglese.
Prove previste
- Prova orale
- Valutazione di un progetto
Esplora gli obiettivi dell’insegnamento
Ambito disciplinare: Ingegneria aerospaziale ed astronautica
Il corso aumenterà la comprensione e la conoscenza da parte degli studenti dei flussi ipersonici, sia in termini di aspetti di fisica teorica che di metodi di previsione disponibili per la progettazione e l'analisi. Più nello specifico, al termine del corso gli studenti saranno in grado di: Comprendere la complessa fisica del flusso ipersonico, l'importanza del numero di Mach, della temperatura e della densità e come questi differiscono drasticamente dai flussi non ipersonici; Valutare se una particolare applicazione coinvolge aspetti legati al flusso ipersonico; Comprendere le sfide progettuali per il volo ipersonico, in particolare i vincoli termici e di carico sulle traiettorie di volo ipersonico; Comprendere e prevedere gli effetti degli strati limite ipersonici e del riscaldamento per attrito associato, nonché la fisica degli effetti interazionali su configurazioni realistiche che possono limitare gravemente le prestazioni del veicolo; Comprendere la fisica di come l'energia viene immagazzinata nei gas; Apprezzare il ruolo delle radiazioni nei problemi di riscaldamento ipersonico; Apprezzare i metodi della dinamica molecolare non continua nonché le revisioni necessarie ai modelli CFD per tenere conto degli effetti dei gas reali.
Obiettivi di sostenibilità
- 4 Istruzione di qualità
- 7 Energia pulita e accessibile
- 11 Città e comunità sostenibili
Esempi di domande d’esame
Domande sulle esercitazioni fatte