Motori volumetrici ad accensione spontanea e comandata, architettura, caratteristiche e prestazioni dell’assieme motore-utilizzatore. Alimentazione nei motori quattro e due tempi; analisi quasi-stazionaria del flusso nei condotti e attraverso le valvole e fenomeni non stazionari nei sistemi di aspirazione e scarico. La sovralimentazione. Modelli di calcolo e di analisi delle prestazioni di motori sovralimentati. Caratterizzazione dei combustibili per i motori. Impiego di combustibili non convenzionali e biocombustibili con particolare attenzione ad applicazioni di interesse per il settore nautico e navale. Alimentazione del combustibile, descrizione dei sistemi di iniezione. Caratterizzazione delle condizioni di moto della carica nel cilindro. Combustione nei motori ad accensione comandata e ad accensione spontanea. Modelli di interpretazione dei fenomeni e di analisi del processo di combustione. Combustioni anomale. Tecniche di indagine e di misura. Formazione degli inquinanti e misura delle emissioni. Tecnologie per il controllo delle emissioni, architetture dei sistemi di post-trattamento e processi chimico-fisici coinvolti.

Turbine a gas: architettura delle turbine a gas; analisi delle prestazioni e valutazione delle caratteristiche funzionali di compressori, camere di combustione, turbine. L’aerodinamica interna della camera di combustione, i flussi di calore alle pareti e le tecniche di raffreddamento. Sistemi di alimentazione del combustibile, liquido e gassoso. Aspetti generali sulla combustione nei combustori di turbine a gas. Tipologia e formazione degli inquinanti. Tecnologie per il riduzione delle emissioni inquinanti.

G. Ferrari, “Motori a combustione interna” Ed. Esculapio, Bologna, 2016

H. Lefebvre, “Gas turbine combustion” Ed. Taylor & Francis, Philadelphia, 1999

G. Lozza, “Turbine a gas e cicli combinati” Ed. Progetto Leonardo, Bologna, 2000

Modulo 0: Richiami di matematica e geometria.
Richiami di matematica e geometria: numeri complessi, algebra matriciale, vettori e campi vettoriali, sistemi di coordinate.

Modulo 1: Equazioni di Maxwell.
Equazioni di Maxwell in forma integrale. Equazioni di Maxwell in forma differenziale. Importanza del termine di Maxwell di corrente di spostamento. Condizioni al contorno. Polarizzazione delle onde. Vettori complessi e polarizzazione. Relazioni costitutive dei mezzi materiali.

Modulo 2: Propagazione del campo elettromagnetico.
Equazione delle onde. Soluzione per onda piana. Propagazione di onde piane in dielettrici perfetti. Propagazione di onde piane in mezzi conduttori. Velocità di fase e velocità di gruppo. Lo spettro elettromagnetico. Leggi di Snell-Cartesio. Equazioni di Fresnel. Proprietà elettromagnetiche dell’acqua marina. Riflessione all’interfaccia aria/mare.

Modulo 3: Fondamenti di antenne.
Potenziali elettrodinamici. Funzione di Green per lo spazio libero. Sorgenti elementari del campo elettromagnetico: dipolo elettrico infinitesimo e dipolo corto. Concetto di antenna. Tipologie di antenne. Parametri elettrici e radiativi delle antenne. Equazione di Friis per i collegamenti punto-punto.

Modulo 4: Diffusione elettromagnetica e RADAR.
Diffusione elettromagnetica. Sezione d’urto RADAR. Equazione RADAR. Equazione RADAR per superfici distribuite. Determinazione della RCS di superfici statisticamente rugose (cenni). RCS della superficie marina. Radar scatterometri e studio dei venti oceanici. Radar altimetrici e determinazione dei livelli oceanici e dell’altezza d’onda significativa. Radar per imaging. Radar ad aperture reale e ad apertura sintetica (SAR). Utilizzo dei SAR per applicazioni oceanografiche.

Modulo 5: Emissione elettromagnetica e radiometri.
Radiazione termica. Intensità radiante. Radiazione termica della superficie marina: emissioni a microonde e nell’infrarosso. Radiometri a microonde e all’infrarosso. Utilizzo dei radiometri per la misura della temperatura superficiale dell’oceano, per l’analisi di eventi climatici anomali, instabilità e correnti oceaniche e per il monitoraggio del cambiamento climatico.

Modulo 6: Telerilevamento con onde acustiche.
Dualità tra onde elettromagnetiche ed onde acustiche. SONAR (cenni).

Materiale didattico messo a disposizione dal docente.

La normativa di riferimento in materia di salute e sicurezza sul lavoro ed il relativo contesto applicativo. Illustrazione dei principali eventi incidentali in ambito offshore (Deepwater Horizon, Piper Alpha etc.). La gestione del rischio su piattaforma: dalla sicurezza del lavoro alla sicurezza del processo. Tecniche di identificazione dei pericoli: Check List, Job Safety Analysis. Tecniche di identificazione di pericolosità e malfunzionamenti: HazOp (Hazard Operability Analysis), FMEA Failure (Mode and Effects Analysis), FTA (Fault Tree Analysis), ETA (Event Tree Analysis). Metodi di valutazione del rischio: FAST (Functional Analysis Space Technique), BBS (Behaviour Based Safety), HRA (Human Reliability Analysis). Analisi statistica dei dati incidentali: UNI EN 7249:2007. Schemi di analisi per valutazioni del rischi specifiche: spazi confinati, lavori in quota, agenti fisici su piattaforme. La gestione del rischio incendi ed esplosioni: eventi incidentali (pool fires, jet fires, flash fires and fireballs), scenari, conseguenze e relativa valutazione di impatto ambientale. Tecniche e metodi di contenimento degli eventi incidentali e gestione delle emergenze.

Dispense a cura del docente