CORSI 2016

CORSI AVANZATI


MODELLIZZAZIONE SU PICCOLA SCALA E SIMULAZIONE DI DEFLUSSI TURBOLENTI MULTIFASE
16 – 20 maggio

Coordinatori:

Stéphane Vincent (Università di Parigi-Est Marne-La-Vallée, Francia)
Jean-Luc Estivalèzes (ONERA, Tolosa, Francia)

Nella modellizzazione e simulazione numerica dei deflussi multifase generalmente si considerano le interazioni tra un fluido “ambiente” e un’altra fase costituita da particelle solide, gocce, bolle, films, sprays o getti. In tale contesto, per modellizzazione su piccola scala piccola scala si intende la ricopertura del dominio di calcolo con griglie spazio-temporali aventi passo inferiore alla maggior parte delle perturbazioni spaziali turbolente e delle loro oscillazioni temporali. Ciò comporta, naturalmente, l’utilizzo massiccio di risorse di calcolo generalmente costituite da reti di computer in parallelo. D’altra parte, in questo modo diventa possibile fornire risultati realistici per applicazioni industriali ed ambientali molto complesse che vanno dalle ingegneria nucleare, chimica e dei materiali, all’inquinamento ambientale, ed allo studio dell’erosione nei fiumi e nei litorali.



ACUSTICA COMPUTAZIONALE
23-27 maggio

Coordinatore:

Manfred Kaltenbacher (Università Tecnologica di Vienna, Austria)

Da diversi anni i livelli di rumore costituiscono un serio problema per le comunità urbane, a causa della crescita rapida delle densità di traffico aereo e di superficie (si pensi ad aerei, treni, auto e così via). In aggiunta a queste sorgenti di rumore “mobili”, molte altre macchine “fisse” (si pensi a turbine eoliche, pompe, ventilatori e così via) accompagnano le nostre attività quotidiane generando rumori che contribuiscono al deterioramento della nostra “qualità di vita”. In tutti questi casi, gran parte del rumore è generato da strutture vibranti nelle macchine e dai flussi di fluido che attraversano le macchine stesse ed è quindi riducibile attraverso un’attenta progettazione. Le case costruttrici, infatti, ormai considerano il livello di rumore generato dai loro prodotti come un parametro molto rilevante ai fini della qualità. Di qui la domanda crescente di programmi di simulazione numerica affidabili che possano essere usati già nel corso della prototipazione virtuale dei nuovi prodotti.



FLUIDI VISCO-PLASTICI: DALLA TEORIA ALLE APPLICAZIONI
30 maggio - 3 giugno

Coordinatori:

Guillaume Ovarlez (Università di Bordeaux a Pessac, Francia)
Sarah Hormozi (Università dell’Ohio, Athens, USA)

Nei modelli classici di fluidi visco-plastici, questi materiali si comportano come solidi rigidi ideali, se sottoposti a sollecitazioni tangenziali inferiori al valore di snervamento, mentre con sollecitazioni superiori al valore di snervamento, si deformano subendo un assottigliamento, in quanto la loro struttura cede progressivamente alla sollecitazione tangenziale. Pertanto, sia dal punto di vista fisico sia da quello matematico, la tensione di snervamento gioca un ruolo fondamentale nella utilizzazione dei fluidi visco-plastici. La visco-plasticità dei fluidi partecipanti, infatti, interviene in maniera determinante in molti processi di interesse per l’ingegneria alimentare (si pensi alle produzioni di latticini, cioccolata e succhi vari), l’industria petrolifera (fanghi di perforazione, paraffine e cere), vari processi industriali come la stampa e l’applicazione di film sottili, la biomedicina (muco e trombi), ed a fenomeni naturali (deflussi di liquidi con solidi e detriti in sospensione, colate di lava).



CISM | AIMETA (Associazione Italiana di Meccanica Teorica e Avanzata) – Corso avanzato su
DINAMICA GLOBALE NONLINEARE PER LA PROGETTAZIONE INGEGNERISTICA E LA SICUREZZA DEI SISTEMI
13-17 giugno

Coordinatori:

Giuseppe Rega (Università “La Sapienza”, Roma)
Stefano Lenci (Università Politecnica delle Marche, Ancona)

Nella meccanica applicata, le ricerche sulla dinamica globale non lineare ebbero inizio negli anni ’80, quando la comunità scientifica si rese conto dell’importante ruolo giocato dai fenomeni non lineari nelle applicazioni tecniche. Da allora, quest’area di studio si è evoluta rapidamente trovando impiego nell’analisi di una gran varietà di sistemi grazie a nuove tecniche analitiche, geometriche e computazionali basate sulle teorie della biforcazione e del caos. Tali teorie, infatti, sono state adattate alle applicazioni ingegneristiche e, nel contempo, sono state supportate da opportune verifiche sperimentali. I progressi compiuti negli ultimi trenta anni hanno già indotto un significativo cambio di prospettiva nello studio dei fenomeni di vibrazione e stanno portando a promettenti sviluppi nell’analisi, controllo e progettazione dei sistemi meccanici e strutturali. In particolare, stanno cambiando gli approcci alla determinazione della capacità di carico e della sicurezza dei sistemi ingegneristici, mentre l’applicazione della dinamica globale sta portando a una ridefinizione dei vecchi concetti di stabilità.



CISM | ECCOMAS (European Community on Computational Mechanics in Applied Sciences) - Scuola Estiva Internazionale su
ANALISI COMPUTAZIONALE DELLE INTERAZIONI FLUIDO-STRUTTURA
27 giugno - 1 luglio

Coordinatori:

Charbel Farhat (Università di Stanford, Stanford, USA)
Wolfgang A. Wall (Università Tecnica di Monaco, Germania)

I problemi di Interazione Fluido-Struttura (FSI), come molti altri problemi accoppiati del tipo multi-campo/multi-fisica, hanno ricevuto grande attenzione negli ultimi decenni e continuano ad attrarre l’interesse di ricercatori e ingegneri. La ragione principale è la loro rilevanza in molti settori dell’ingegneria (civile, meccanica, aerospaziale, biomedica per citarne solo i principali) e delle scienze applicate. Di pari passo, con l’interesse per i problemi si sono intensificati lo sviluppo e l’applicazione di metodologie per la loro soluzione numerica. Grazie ai progressi compiuti nelle tecniche computazionali ed alla disponibilità diffusa di computer sempre più potenti, il numero di problemi suscettibili di modellizzazione numerica è in continua crescita. Nel caso della ricerca nel settore FSI poi, i progressi sono stati particolarmente rilevanti, anche se non esaustivi. Le ricerche attuali, infatti, si focalizzano su analisi sempre più rigorose, sulla generalizzazione di metodologie di soluzione sempre più generali e sulla messa a punto di tecniche computazionali che, fin dal loro apparire, hanno mostrato grande potenzialità nella soluzione di problemi di grande complessità.



CISM | IUTAM Unione Internazionale di Meccanica Teorica ed Applicata) – Ventiduesima Scuola Internazionale Estiva su
MECCANICA DEI FLUIDI NEI SISTEMI BIOLOGICI E BIO-ISPIRATI
4-8 luglio

Coordinatori:

Christophe Eloy (IRPHE, Marsiglia, Francia)
Eric Lauga (Università di Cambridge, Gran Bretagna)

Su tutte le scale naturali, dai flagelli dei batteri ai rami degli alberi, i sistemi biologici interagiscono con l’ambiente fluido che li circonda. Queste interazioni giocano un ruolo importante per la sopravvivenza delle specie e sono spesso accoppiate: gli organismi modificano o generano le correnti fluide intorno ad essi, e queste correnti, attraverso le forze di superficie (di pressione o viscose) che le accompagnano, sollecitano gli organismi modificandoli o, comunque, cambiando il loro comportamento. Un esempio è la circolazione del sangue, dove gli sforzi esercitati dal fluido sui globuli rossi hanno un ben noto impatto sui comportamenti, sia normali sia patologici, dei globuli stessi. Un altro esempio è la mobilità consentita dal fluido circostante agli organismi su tutte le scale: dalle cellule, agli uccelli e ai pesci. Molte ricerche sono state poi dedicate alla comprensione dei processi di adattamento degli organismi biologici per resistere, o sfruttare, i vincoli aereo o idrodinamici presenti nell’ambiente. Una forte motivazione per questi studi, oltre al desiderio di meglio comprendere il mondo naturale, è la possibilità di progettare sistemi bionici artificiali efficienti che imitino la natura per risolvere problemi umani complessi, ad esempio nei settori del trasporto di farmaci su micro-scala e della mobilità aerea o liquida su tutte le scale dei micro-organismi.



IL RUOLO DELLA MECCANICA NELLO STUDIO DEI BISTRATI LIPIDICI
11-15 luglio

Coordinatore:

David Steigmann (Università della California a Berkeley, USA)

I bistrati lipidici costituiscono le membrane che avvolgono tutte le cellule animali e molte delle loro strutture interne, inclusi l’involucro del nucleo, gli organelli e il reticolo endoplasmatico. Le membrane, infatti, definiscono i confini esterni delle cellule e dividono gli spazi interni in compartimenti discreti. I bistrati lipidici possiedono alcune caratteristiche dei gusci ingegneristici convenzionali, come la resistenza a flessione, ma, allo stesso tempo, possiedono anche le proprietà degli strati bidimensionali curvi di fluido. Questa combinazione è responsabile di moltissimi comportamenti interessanti che rendono i bistrati lipidici un argomento di studio unico ed affascinante. La base molecolare di questi comportamenti è la molecola lipidica, che è una molecola polare con la coda idrofobica e la testa idrofilica. I lipidi formano i due strati del bistrato con le code idrofobiche sovrapposte in modo da rendere le membrane impermeabili alla soluzione acquosa circostante. La capacità di auto sigillarsi permette alle membrane anche di fondersi, mentre la flessibilità consente alle cellule di modificare la loro forma durante la crescita e il movimento. I bistrati lipidici sono quindi il prodotto di un processo di autoassemblaggio guidato da un chiaro meccanismo fisico. Negli ultimi anni, il loro studio è stato affrontato da esperti in fisica e in meccanica. I contributi della comunità meccanica, in particolare, hanno portato a progressi molto significativi, non solo a livello di comprensione dei meccanismi fondamentali, ma anche a livello di modellizzazione di fenomeni che, sinora, erano stati affrontati su base puramente empirica senza un inquadramento scientifico appropriato.



TURBOLENZA AL CONFINE CON PARETI SOLIDE
18-22 luglio

Coordinatore:

Sergio Pirozzoli (Università della California a Berkeley, USA)

Nonostante i significativi progressi compiuti negli ultimi anni, la turbolenza nei fluidi non è ancora completamente capita a causa, soprattutto, del suo comportamento non lineare alquanto complesso. Non fa certamente eccezione la turbolenza al confine con pareti solide, che è di particolare importanza pratica e concettuale in quanto la sua modellizzazione accurata è cruciale nella progettazione di aerei, turbomacchine e navi. Capire la fisica della turbolenza alle pareti può condurre alla messa a punto di tecniche efficaci per la riduzione dell’attrito di superficie, con i benefici connessi in termini di riduzione della potenza spesa o aumento della potenza ottenuta. Nel corso degli anni, lo studio della turbolenza al confine con pareti solide è stata affrontato dai tre punti di vista dell’analisi teorica, delle investigazioni sperimentali e delle simulazioni numeriche. Nell’analisi teorica le acquisizioni “storiche” riguardano i profili di velocità nello strato limite (substrato laminare, regione logaritmica intermedia e regione esterna caratterizzata da un andamento logaritmico nelle varianze della velocità). Tra le acquisizioni teoriche “nuove” rientra invece la scoperta che, in transitorio, anche i processi lineari di crescita possono dare luogo a perturbazioni auto-sostenute nello strato limite di parete. Per contro, i progressi più recenti nelle indagini sperimentali sono collegati all’introduzione delle sonde anemometriche a risoluzione spinta sino alle nano-scale. Ciò ha consentito, ad esempio, di far luce sulla presenza di un picco esterno allo strato limite nella varianza della velocità longitudinale. Sul piano delle ricerche computazionali, le Simulazioni Numeriche Dirette (DNS), ovvero la risoluzione delle equazioni Navier-Stokes con griglie finissime, sono diventate di uso abbastanza comune. In questo modo è stato possibile fare luce sulla fisica della turbolenza alla parete. Tra l’altro, grazie alla crescita esponenziale delle potenze di calcolo disponibili, le tecniche DNS consentono ormai simulazioni con numeri di Reynolds confrontabili con quelli utilizzati nelle indagini sperimentali.



MODELIZZAZIONE MULTI-SCALA DEI FLUSSI DI MATERIA SOFFICE E SISTEMI POLIMERICI
25-29 luglio

Coordinatori:

Daniele Marchisio (Politecnico di Torino)
Paola Carbone (Università di Manchester, Gran Bretagna)

Molti materiali della vita quotidiana (come colle, vernici e lubrificanti), una varietà di alimenti (come omogeneizzati, conserve e yogurt), e diversi tessuti biologici (come il sangue) hanno un carattere “soffice” perché non presentano la struttura ordinata dei solidi ma neppure la completa uniformità dei liquidi. Secondo i casi, essi sono classificati come soluzioni polimeriche, sospensioni, emulsioni, gel e così via. La simulazione corretta dei flussi di questi materiali richiede l’utilizzo di tecniche innovative multi-scala che, a livello micro, tengano conto della natura molecolare dei fluidi e, a livello macro, ritrovino le classiche leggi del moto dei fluidi continui. A livello micro, si possono rappresentare i processi di auto-organizzazione degli insiemi di particelle in risposta a stimoli esterni di tipo meccanico, elettrico o chimico ma, in compenso, i domini di simulazione hanno dimensioni molto ridotte. Di conseguenza, per le simulazioni a livello macro, sono necessarie tecniche capaci di incorporare i modelli molecolari nei modelli idrodinamici. Le descrizioni ibride così ottenute vanno poi tradotte in equazioni suscettibili di soluzioni numeriche applicabili alla simulazione di problemi pratici come, ad esempio, i processi di auto-assemblaggio dei polimeri in soluzione, e i processi espansione ed evoluzione delle schiume polimeriche.



MECCANICA E FISICA DELLE FRATTURE: MODELLIZZAZIONE MULTI-SCALA DEL COMPORTAMENTO A RROTTURA DEI SOLIDI
26-30 settembre

CoordinatorE:

Laurent Ponson (Università Pierre et Marie Curie, Parigi, Francia)

La rottura dei materiali è un processo multi-scala che accoppia la scala macroscopica nella quale viene liberata l’energia elastica (studiata dalla meccanica dei continui), alla scala microstrutturale dove l’energia elastica viene dissipata attraverso meccanismi di danneggiamento concentrati nelle vicinanze dell’innesco della rottura stessa. Negli ultimi anni, sono state messe a punto efficaci metodologie per accoppiare le scale macro e micro, consentendo l’analisi del danneggiamento a partire dal livello microstrutturale e, allo stesso tempo, fornendo gli strumenti per progettare solidi più resistenti a livello macro. In questo quadro, i temi fondamentali del corso, sono: (i) la relazione tra le caratteristiche microstrutturali dei materiali e il loro comportamento a rottura, (ii) l’influenza sul comportamento a rottura, dei meccanismi di danneggiamento e delle deformazioni non-lineari nelle vicinanze dell’innesco della rottura stessa e (iii) l’influenza degli effetti dinamici inerziali nel caso delle rotture rapide.



CORSI APT INTERNAZIONALI(ADDESTRAMENTO PROFESSIONALE AVANZATO)


DINAMICA DEL VEICOLO NELLE AUTOVETTURE MODERNE
29 agosto - 2 settembre

Coordinatore:

Peter Lugner (Università Tecnologica di Vienna, Austria)

In passato lo sviluppo di un nuovo modello di autovettura era basato, essenzialmente, su prove sperimentali e sugli adattamenti suggeriti da tali prove. Attualmente, l’impiego di programmi di simulazione basati sulla meccanica dei sistemi di corpi interconnessi consente di limitare le prove sperimentali alla fase finale di verifica della qualità, prima dell’immissione sul mercato delle autovetture. Per arrivare a questo punto è stato necessario sviluppare modelli meccanici dei diversi componenti di un’autovettura, inclusi i meccanismi di controllo, che vengono assiemati nella simulazione dinamica del veicolo nel suo complesso, visto come un sistema di corpi interconnessi. Gli esempi di applicazione discussi nel corso mettono in evidenza i grandi vantaggi offerti da questo tipo di approccio nella progettazione moderna.



SISTEMI PERIODICI NEL TEMPO: TEORIA E APPLICAZIONI
5-9 settembre

Coordinatori:

Richard Rand (Università Cornell, Ithaca, USA)
Fadi Dohnal (Ansaldo Energia, Baden, Svizzera)

Il corso offre una panoramica dei sistemi periodici nel tempo, illustrando le loro analisi con metodologie analitiche e numeriche ed informando sulla possibilità di evitare o sfruttare le risonanze parametriche (ovvero eccitate con sollecitazioni della stessa frequenza di quelle dei sistemi). Gli esempi di applicazione riguardano un gran numero di sistemi periodici di grande interesse pratico tra i quali: vari corpi interconnessi, giroscopi, supporti magnetici, oscillatori micromeccanici, rotori di Jeffcott (costituiti da un’asta di materiale deformabile sostenuta da due supporti nella cui mezzeria è calettato un disco sottile rigido e sbilanciato) e rotori di elicotteri.



EVENTI


Corso Post-Laurea CISM – Marie Curie
STRUTTURE INTELLIGENTI PER IL CONTROLLO VIBRO-ACUSTICO
18-21 aprile

Coordinatori:

Paolo Gradonio (Università di Udine)
Wim Desmet (Università Cattolica di Lovanio, Belgio)
Bert Pluymers (Università Cattolica di Lovanio, Belgio)

I docenti del Corso sono esperti nei settori dell’analisi vibro-acustica, del controllo del rumore e delle vibrazioni con sistemi intelligenti passivi e attivi, e delle applicazioni industriali dei sistemi stessi. I sistemi intelligenti passivi impiegano materiali con caratteristiche “funzionali”, ovvero in grado di adattarsi alle sollecitazioni esterne cambiando alcune caratteristiche come la rigidezza e l’assorbimento. I sistemi intelligenti attivi sono invece dotati di una rete di sensori e attuatori in grado di percepire le sollecitazioni esterne e di reagire nella maniera più opportuna caso per caso. Il Corso è rivolto a dottorandi di ricerca e ricercatori ed ha per fine la creazione di una piattaforma internazionale per la collaborazione e la diffusione della conoscenza nel settore della vibro-acustica.



XXI CONFERENZA ROMANSY (SISTEMI ROBOTICI DI MANIPOALZIONE)
20-23 giugno

Sponsorizzata da CISM e IFToMM (Federazione Internazionale per la Promozione della Meccanica e dell Scienza delle Macchine)

Coordinatori:

Vincenzo Parenti Castelli (Università di Bologna)
Werenr Schiehlen (Università di Stuttgart, Germania)

La prima conferenza CISM-IFToMM sulla Teoria e Pratica di Robots e Manipolatori si era tenuta al CISM dal 5 all’8 Settembre del 1973, non molto anni dopo la fondazione, nel 1969, di IFToMM e del CISM stesso. Il ritorno a Udine di RoManSy 2016 si colloca, quindi, nel solco di una tradizione ben consolidata. I lavori presentati nella conferenza forniscono una panoramica aggiornata dello stato dell’arte nelle discipline robotiche e forniscono elementi attendibili di previsione sui loro futuri sviluppi.