Attività formative e di ricerca

The course is designed for the training of PhD students in the field of industrial engineering. It provides an integrated overview of the fundamental aspects of high-pressure injection systems for internal combustion engines and gas turbines, with an extension to Fluid Power principles applied to the control of complex systems.

Given the scope and depth of the topics covered, the course is suitable for students pursuing both academic and industrial research. The main areas of focus include:

·        Basic and advanced knowledge of the functional characteristics of high-pressure injection systems for reciprocating engines and gas turbines.

·        Analysis of the dynamic behavior of electro-hydraulic and purely hydraulic injection systems; stability and dynamic response of integrated hydraulic systems.

·        Experimental techniques for injection rate characterization and spray diagnostics.

·        The impact of alternative/renewable fuels on injection system behavior.

·        Modeling of injection systems and components using both lumped parameter and 3D CFD approaches.

·        Advanced knowledge of hydraulic components under steady-state and dynamic conditions, including valves, actuators, accumulators, and control circuits.

·        Design skills for complex hydraulic systems, including applications in mechatronics and industrial automation.

Through the integration of theoretical knowledge, numerical modeling tools, and experimental techniques, students will acquire a solid foundation for studying, optimizing, and innovating injection and fluid power control systems in both automotive and industrial contexts.

Il corso consentirà all’Allievo di approfondire temi sulle misure di grandezze meccaniche e termiche variabili nel tempo. Verranno esaminate le caratteristiche dinamiche della strumentazione e dei sistemi di acquisizione automatica, assieme all’illustrazione dei principali linguaggi di programmazione per strumenti di misura. Verranno inoltre esaminate alcune problematiche connesse alle principali metodologie di misura e di analisi dei dati derivanti da misure dinamiche (forza, vibrazioni e accelerazione, pressione, ecc.)

Il corso consente all’Allievo di approfondire temi sulla qualità delle misure sperimentali, con particolare riferimento a grandezze fisiche di tipo meccanico e termico. In particolare, vengono richiamati i criteri per la selezione dei componenti della catena di misura, sulla base di un approccio integrato che tiene conto, oltre che delle caratteristiche metrologiche di maggior rilievo e dei principi di funzionamento dei dispositivi, anche della valutazione dei requisiti propri del contesto applicativo. Vengono esaminati aspetti e concetti generali in merito ai requisiti e alla gestione dei processi di misura e della conferma metrologica della strumentazione, insieme alla redazione di relazioni tecnico-scientifiche. Trova inoltre spazio l’illustrazione delle principali problematiche connesse al processo di taratura dei sistemi di misura, anche con riferimento a casi di studio appartenenti a contesti industriali e di ricerca applicata.

Il corso è finalizzato a descrivere il processo di sviluppo di un prodotto innovativo all’interno dei processi aziendali di gestione dell’innovazione. Si discutono i vari criteri di classificazione delle innovazioni e la dinamica dei processi di innovazione. Si descrivono le fasi del processo di sviluppo di un prodotto innovativo analizzando modalità di esecuzione, problematiche e rischi di ciascuna di esse, adottando un approccio sistemico e ponendo l’enfasi sul punto di vista manageriale-aziendale. Si conclude il corso con l’analisi di casi di studio ed esempi applicativi accennando anche alle problematiche specifiche della creazione di startup innovative.

Nel corso saranno illustrati i modelli più utilizzati per lo studio delle vibrazioni di piastre e gusci. Una volta introdotti gli elementi base di geometria differenziale di curve e superfici si esporranno le diverse ipotesi cinematiche che sono alla base delle differenti teorie (Kirchhoff-Love e Reissner-Mindlin). Tramite gli opportuni legami costitutivi si perverrà alle equazioni della dinamica dalle quali si calcoleranno modi, frequenze proprie e la risposta a un generico carico dinamico attraverso la tecnica dell’analisi modale.
In particolare verranno illustrate le applicazioni ai gusci più comunemente utilizzati come i gusci cilindrici, sferici e conici.

Il corso ambisce a fornire le basi per l’utilizzo di materiali plastici nei processi di lavorazione del fuso. Attenzione sarà, in particolar modo, posta sulle tecniche di preparazione di compound con sistemi bivite corotante. Saranno, inoltre, affrontate con approccio sperimentale le principali tecniche di lavorazione del compound con enfasi sui processi di estrusione e stampaggio. Infine, si introdurranno gli studenti all’impiego delle principali tecniche di caratterizzazione termo-meccaniche di semilavorati e dei prodotti finiti in plastica ingegnerizzata.

A partire da specifiche prestazionali e da vincoli prestabiliti di progetto, si discuterà il dimensionamento ottimizzato di turbomacchine operanti con tali fluidi, si affronterà l’analisi delle stesse in condizioni di fuori progetto. Inoltre, sarà affrontato il tema della regolazione della macchina e delle sue caratteristiche di funzionamento ai carichi parziali.

Il corso consta in ore frontali di insegnamento in aula e di attività di laboratorio di carattere numerico che lo studente svolgerà in base ad uno specifico caso studio assegnato..

Il corso affronta in modo integrato i temi dell’efficienza energetica e del comfort termoigrometrico, con particolare attenzione agli edifici esistenti, i quali rappresentano una sfida strategica per la sostenibilità energetico-ambientale del settore edilizio. La riqualificazione del costruito richiede interventi compatibili con le caratteristiche architettoniche e costruttive degli edifici, basati su un’anamnesi tecnica accurata del sistema edificio-impianto. Il corso presenta le principali tecniche diagnostiche strumentali non distruttive attualmente disponibili per l’analisi in situ: il metodo termoflussimetrico e il metodo termometrico per la misura della trasmittanza termica di componenti edilizi e la termografia a raggi infrarossi per l’individuazione di ponti termici e anomalie. D’altro canto, sarà dedicata attenzione alla valutazione del comfort termoigrometrico degli ambienti interni, attraverso il monitoraggio di parametri microclimatici (temperatura, umidità relativa, velocità dell’aria). L’obiettivo è fornire ai partecipanti strumenti teorici e pratici per integrare efficienza energetica e benessere ambientale all’interno di una visione sostenibile della riqualificazione.

-biomassa e biocombustibili: materie prime e tecnologie di conversione

– analisi delle caratteristiche dei combustibili nell’ambito del loro impiego

– studio del processo di combustione con particolare attenzione alle prestazioni, alla formazione degli inquinanti ed alle emissioni acustiche

– effetti delle condizioni operative del motore

– sistemi di post-trattamento per ridurre l’impatto ambientale

Sensori: capacitivi, ottici, piezoresistivi, piezoelettrici, a struttura cedevole.

IMU e sensor fusion.

Attuatori: termici, elettrostatici, piezoelettrici, magnetici.

Sistemi di energy harvesting, MEMS fluidici, microvalvole, micropompe, micro-pinze, giroscopi e, in generale, micromeccanismi.

Applicazioni microfluidiche: limiti della teoria del continuo in fluidodinamica, condizione di aderenza e di slittamento, slittamento nei liquidi, forze alle interfacce, miscelazione, agitazione e diffusione in fluidi a basso numero di Reynolds, implementazione di micromixer, propulsione dei fluidi, effetti elettrocinetici, componenti e applicazioni microfluidiche.

Dispositivi di energy harvesting: considerazioni fisiche di base, componenti principali di un energy harvester: captatore di energia, trasduttori (elettromagnetici, piezoelettrici, elettrostatici), circuiti di condizionamento, accumulo di energia; aree applicative.

Applicazioni dei MEMS.

Integrazione dei MEMS con componenti ottici per la modulazione della luce, lo switching e le guide d’onda. Applicazioni principali: sistemi di comunicazione ottica.

Nanodispositivi. Risonatore basato su CNT a doppio ancoraggio e altri nanodispositivi.

Metodi di fabbricazione dei MEMS: approcci top-down e bottom-up.

Microlavorazione di superficie. Autoassemblaggio. Metodi di sintesi dei CNT.

Proprietà fondamentali dei MEMS.

Attributi dei MEMS: fattore di qualità (Q) e livelli di potenza operativa.

Trasduttori basati su singoli CNT e loro applicazioni.

Il corso si prefigge l’obiettivo di fornire le metodologie per l’individuazione delle cause di rottura di componenti meccanici, in particolar modo in ambito automobilistico. Dopo una breve introduzione sui tipi di rotture che si possono presentare nei principali componenti utilizzati in ambito automobilistico, si analizzeranno le principali cause di rotture meccaniche. Attraverso lo studio di esempi pratici, verranno illustrare le principali metodologie da seguire per una ricostruzione sistematica delle cause di rottura. In ambito automobilistico questa analisi può risultare utile nello stabilire se un componente abbia ceduto a causa di un incidente o, viceversa, se la sua rottura sia stata la causa del sinistro. Un’ultima parte del corso è dedicata ai principali sistemi di diagnosi che possono essere di ausilio nello studio proposto

Il corso fornirà gli elementi di base della teoria non lineare dell’elasticità e una panoramica delle applicazioni con il metodo degli elementi finiti. Contenuto del corso: Introduzione alla teoria generale dell’elasticità. Formulazione variazionale per materiali iperelastici e Principio di Indifferenza Materiale. Elasticità non lineare isotropa. Teorema di rappresentazione di Rivlin-Ericksen. Deformazioni omogenee su un solido prismatico. Materiali con vincoli interni. Trazione di una barra incomprimibile. Cubo di Rivlin. Gonfiamento di una sfera cava. Increspamento e instabilità che si verificano in un semispazio elastico. Alcuni di questi esempi saranno trattati anche utilizzando il metodo degli elementi finiti.

Il programma combina solide basi teoriche con attività pratiche sperimentali. Durante le lezioni, i partecipanti implementeranno e testeranno sperimentalmente gli algoritmi di controllo presentati, utilizzando sistemi Hardware-in-the-Loop (HIL) in tempo reale e piattaforme di controllo basate su LabVIEW, tra cui NI CompactRIO, Typhoon HIL e OPAL-RT.

Gli studenti acquisiranno competenze pratiche nello sviluppo e nella validazione di applicazioni di controllo in tempo reale per l’elettronica di potenza e gli azionamenti, attraverso flussi di progettazione basati su modelli e strumenti all’avanguardia. Il corso approfondisce inoltre le migliori pratiche relative all’efficienza del codice, allo sviluppo mirato a specifici target (FPGA, processori real-time) e alle architetture software modulari per sistemi di conversione e azionamenti avanzati. I principali contenuti pratici includono:

• Panoramica delle piattaforme di test HIL: OPAL-RT, Typhoon HIL e NI CompactRIO
• Metodologia e configurazione dei test ad anello chiuso

· Interfacciamento del codice di controllo con modelli virtuali dell’impianto

Test pratici HIL su topologie di convertitori elettronici di potenza e azionamenti elettrici