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Gruppo di Macchine a Fluido e sistemi per la conversione dell'energia

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Descrizione del Gruppo

L’attività di ricerca del gruppo è focalizzata sullo studio, sull’analisi e sulla progettazione di componenti e sistemi per la conversione della energia, con obiettivo il miglioramento dell’efficienza energetica e la riduzione dei costi e dell’impatto ambientale.  Come strumenti di analisi vengono sia sviluppati codici di calcolo di fluidodinamica computazionale, utilizzati per lo studio e la progettazione delle turbomacchine, sia impiegati software commerciali per la simulazione e l’ottimizzazione di processi. A questo, si affiancano studi sperimentali svolti all’interno del laboratorio di Sistemi per l’energia, dedicati prevalentemente alla valutazione delle proprietà termodinamiche e della stabilità termica di fluidi e di miscele di lavoro per innovativi motori ORC.

I principali temi di ricerca possono essere raggruppati in quattro macro aree: Motori termici e sistemi di conversione, Turbomacchine, Codici di calcolo innovativi per la fluidodinamica computazionale, Tecnologie per la mobilità sostenibile.

Attività di ricerca

Motori termici e sistemi di conversione

  • Motori termici non tradizionali in ciclo chiuso o aperto per lo sfruttamento di combustibili fossili, biogas, o per la conversione delle energie rinnovabili
  • Recupero termico con produzione di energia elettrica da sorgenti di calore a bassa/media temperatura
  • Studi di fattibilità, valutazioni tecnico-economiche e ottimazione energetica di impianti per la produzione di energia elettrica, termica e frigorifera in assetto cogenerativo e trigenerativo.
  • Sviluppo di modelli di calcolo per l’analisi dinamica e di off-design in impianti per la conversione di energia
  • Analisi sperimentale sulla stabilità termica di fluidi di lavoro per motori in ciclo chiuso (tipicamente, Rankine, Brayton, Stirling)
  • Ottimizzazione termodinamica di impianti ibridi con cella a combustibile e varie tipologie di cicli a recupero (turbina a gas, cicli a fluido organico, cicli binari) allo scopo di valutare ed ottimizzare le prestazioni di diverse soluzioni impiantistiche

Turbomacchine

  • Studio e progetto di turbomacchine operanti con fluidi ad elevato peso molecolare (cicli ORC)
  • Ottimizzazione di forma di turbomacchine con codici CFD accoppiati ad algoritmi di ottimizzazione genetici
  • Analisi fluidodinamica di turbine eoliche ad asse verticale

Codici di calcolo innovativi per la fluidodinamica computazionale

  • Sviluppo, implementazione ed utilizzo di metodi agli elementi finiti discontinui di Galerkin per la fluidodinamica computazionale
  • Simulazione e analisi di flussi complessi di interesse turbomacchinistico e aeronautico con codice di elevata accuratezza
  • Sviluppo di modelli numerici per l’analisi dettagliata di fenomeni elettrochimici e termofluidodinamici di varie tecnologie di celle a combustibile (PEM, MCFC e SOFC)

Tecnologie per la mobilità sostenibile

  • Sviluppo di modelli per simulazioni di cicli guida per veicoli tradizionali e veicoli commerciali pesanti dotati di propulsori a basso impatto ambientale (propulsione elettrica, ibrida e con cella a combustibile)
  • Analisi well to wheel di power train innovativi costituiti da sistemi ibridi con cella a combustibile alimentata a idrogeno
Parole chiave

Energie rinnovabili, recuperi termici, motori a fluidi organici, fluidodinamica computazionale

Membri del Gruppo
Sito web: in allestimento