(attivo dal 1988 al 2002)
Il dottorato di ricerca in Ingegneria dei Sistemi Termomeccanici, che è stato attivo dal 1988 al 2002, ha avuto sede amministrativa nell'Università di Napoli Federico II; le Università di Salerno e Ancona sono state sedi consorziate fino all'a.a. 1998/99. Nell'Università di Napoli le attività istituzionali del dottorato sono state svolte nei dipartimenti di Ingegneria Meccanica per l'Energetica (DIME) e di Energetica, Termofluidodinamica e Condizionamenti Ambientali (DETEC). Il dottorato è stato istituito nel 1989 (IV ciclo), e dal 1995 (XI ciclo) al 2003 è stato cofinanziato dal Fondo Sociale della Unione Europea. A partire dal XVII ciclo, che ha avuto inizio nel 2002, il dottorato è confluito nel nuovo dottorato di ricerca in Ingegneria dei sistemi meccanici (coordinatore: prof. Raffaele Tuccillo).
Fino al mese di gennaio 2003 hanno conseguito il titolo di dottore di ricerca in Ingegneria dei Sistemi Termomeccanici circa 40 allievi del dottorato; molti di loro sono attualmente ricercatori universitari.
Corsi del dottorato e settori di ricerca
a) Modalità di svolgimento del Corso di Dottorato
Il Corso di Dottorato di Ricerca in Ingegneria dei Sistemi Termomeccanici si articola in tre anni con attività di formazione e di ricerca che si svolgono nell’ambito dei Dipartimenti DIME e DETEC dell’Università degli Studi di Napoli FEDERICO II.
All’inizio del primo anno di corso il Collegio dei Docenti, in base al curriculum dei vincitori, alle loro inclinazioni, ai progetti di ricerca al momento in corso, nonché alla offerta didattica dei Dipartimenti proponenti del Dottorato, elabora per ogni dottorando un percorso formativo e gli assegna il relativo Tutor.
Nel corso dei tre anni ai dottorandi viene richiesto di completare la loro cultura nelle aree scientifiche di interesse del Dottorato, partecipando alle attività di ricerca di un gruppo afferente ai dipartimenti coinvolti nel Dottorato, frequentando assiduamente i laboratori di ricerca, partecipando a cicli seminariali in Italia ed all’estero, ed infine svolgendo attività di studio e di ricerca che prevedano periodi di soggiorno in Italia, o all’estero, nell’ambito di collaborazioni di ricerca scientifica con gruppi di ricerca di chiara fama.
Ogni sei mesi viene organizzato un seminario nel quale gli allievi del corso di dottorato espongono al Collegio dei Docenti l’attività svolta e lo stato di avanzamento dei corrispondenti lavori di studio e di ricerca. Al termine di ciascun anno gli allievi del corso presentano al Collegio dei Docenti una relazione sulle attività di formazione e di ricerca svolte nel corso dell’anno; tali relazioni vengono esaminate dal Collegio che valuta l’ammissione all’anno successivo.
Al termine del ciclo di dottorato, il dottorando elabora una dissertazione scritta (Tesi), che descrive la ricerca svolta ed i risultati conseguiti. La tesi viene discussa in sede locale alla presenza del Collegio dei Docenti, che quindi si esprime sull’attività complessivamente svolta dal dottorato in una relazione inviata alla Commissione per l’esame finale per il conseguimento del titolo di Dottore di Ricerca.
b) Percorsi Formativi
I percorsi formativi dei dottorandi si articolano in due fasi. Nella prima fase si forniscono al dottorando gli strumenti e le metodologie per svolgere ricerche analitiche, numeriche e sperimentali, nei settori del Dottorato, in forma di corsi brevi e/o seminari, anche di tipo individuale, sui temi:
b.1) Temi dei corsi brevi e/o seminari relativi alla prima fase:
Complementi di Analisi matematica; Trasformate di Laplace, Equazioni differenziali alle derivate parziali, Criteri matematici di stabilità.
Metodi numerici ed applicazioni; Algoritmi numerici ed utilizzo di software commerciali (Mathematica, Matlab, etc.);
Misure e strumentazione di laboratorio: analisi delle incertezze, analisi dei segnali di misura analogici e digitali, protocolli di comunicazione, utilizzo di software specifici (Labview, etc.);
Generalità computazionali sulla modellistica termomeccanica: Introduzione ai codici di calcolo commerciali ANSYS (analisi FEM strutturale, termica, fluidodinamica), ADAMS (analisi cinematica e dinamica di sistemi multibody), FLUENT (analisi termofluidodinamica), SYSNOISE (acustica applicata).
Nella seconda fase, i percorsi formativi, personalizzati per ciascun dottorando, prevedono corsi brevi e/o seminari e lavoro autonomo di ricerca su vari temi, anche finalizzati all’elaborazione della Tesi.
b.2) Temi dei corsi brevi e/o seminari relativi alla seconda fase:
Complementi di Termodinamica Applicata ed Energetica: Analisi exergetica, Exergoeconomia, Analisi di Impatto ambientale nella conversione energetica
Complementi di Trasmissione del Calore: Metodi analitici, numerici e sperimentali nella Conduzione, nella Convezione e nell’Irraggiamento
Complementi di Termofluidodinamica: Modellistica di alcuni sensori per la Termofluidodinamica e dei sistemi di acquisizione. Tecniche di riduzione dati.
Modellistica avanzata in Fluidodinamica Computazionale: Generazione di griglie. Metodi Multigrid in CFD. Complementi di Algebra Lineare. Modelli di turbolenza.
Instabilità in Termofluidodinamica:: Metodologie classiche e moderne impiegate nell’analisi della stabilità di campi di moto
Complementi di controllo ambientale: Tecniche di risparmio energetico nella climatizzazione. Progettazione integrata involucro-sistemi
Motori diesel ed ad accensione comandata moderni: Apparati di iniezione. L'alimentazione dell'aria. La sovralimentazione. Il controllo elettronico. Il controllo dello scarico.
Modellistica della combustione e delle emissioni: Aerodinamica dei condotti. Modellistica degli sprays. Modellistica della combustione. Formazione delle specie inquinanti.
Tecniche diagnostiche per motori a c.i.: Generalità sulle tecniche di diagnostica ottica. Misure di velocità dell'aria. Diagnostica delle gocce degli sprays. Diagnostica delle specie inquinanti.
Interazione Macchine-Ambiente: Tipiche emissioni dei sistemi energetici. Normative di controllo emissione dei sistemi energetici. Metodologie di misura delle emissioni. Controllo e riduzione delle emissioni
Sistemi di Monitoraggio della Qualità dell'aria: Interazione Traffico/motori/emissioni-Ambiente. Interazione Emissioni Industriali - Ambiente. Gli standard di Qualità dell'aria. Modellistica diffusionale delle emissioni in atmosfera. Reti di rilevamento
Misure sulle Macchine: Misure di potenze e coppie. Misure di Portate di Fluidi. Misure di Velocità di fluidi nei condotti delle macchine. Misure speciali.
Turbomacchine: Modellistica termofluidodinamica. Combustione e formazione di inquinanti Metodi di simulazione numerica. Tecniche di progettazione ottimale. Metodi di monitoraggio e diagnostica delle prestazioni
Modellistica degli impianti motori termici. Impianti a ciclo combinato e cogenerativi. Accoppiamento tra i componenti di impianti motori e di motori sovralimentati. Studio del comportamento non stazionario di impianti motori.
Macchine Idrauliche: Criteri di scelta e di progettazione. Problemi di installazione ed esercizio. Turbomacchine idrauliche non convenzionali.
Simulazione e Controllo dei Sistemi Meccanici: Simulazione di Sistemi Dinamici. Controllo di Sistemi Dinamici. Analisi Dinamica basata sul Metodo degli Elementi Finiti (FEM). Modellazione e Simulazione dei Sistemi di Corpi Rigidi (MBS)
Modellazione di supporti per turbomacchine: Cuscinetti idrodinamici a geometria fissa e variabile. Cuscinetti a sostentazione magnetica. Tenute. Smorzatori a squeeze film.
Calibrazione meccanica dei robot. Influenza dei giochi nelle trasmissioni meccaniche. Influenza dell'elasticità della trasmissione. Ricerche delle traiettorie ottime nel piano e nello spazio.
Dinamica del veicolo: Modelli per l'analisi del comportamento dinamico del veicolo. Modelli di interazione pneumatico-strada. Le manovre dell'handling. Tecniche di identificazione dei parametri del veicolo
Tribologia. Meccanismi della lubrificazione in applicazioni speciali. Reologia dei lubrificanti in particolari condizioni di esercizio. Effetti della non linearità del campo di forze fluidodinamico sul comportamento delle coppie cinematiche lubrificate.
b.3) Temi di ricerca relativi alla seconda fase:
1)Energetica
2) Ottimizzazione energetica nella refrigerazione
3) Misure
4)Trasmissione del calore
5) TermoFluidodinamica
6) Illuminotecnica
7) Acustica applicata
8) Microclima e qualità dell’aria
9) Impianti e termofisica dell’edificio
10) Ventilazione di ambienti confinati
11) Emissioni dei motori Diesel
12) Modellazione di supporti per turbomacchine
13) Dinamica del veicolo
14) Metodi di ottimizzazione numerica e genetica per il progetto di turbomacchine
15) Analisi dell’usura meccanica
16) Prestazioni ed emissioni di impianti con turbina a gas o combinati
17) Robotica
18) Dinamica non lineare dei sistemi meccanici
19) Motori alternativi a c.i. a due tempi di piccola cilindrata
20) Modellistica dei processi fluidodinamici e di combustione nelle macchine
21) Impianti cogenerativi con motore a c.i. a GPL.