Centro di Meccanica Computazionale
Area di ricerca	Societa' dell'informazione
Università	Politecnico di BARI

Nome e Cognome	Michele NAPOLITANO
Qualifica	PROFESSORE ORDINARIO
Facoltà	Facolta' di INGEGNERIA
Dipartimento/Istituto	DIP. INGEGNERIA MECCANICA E GESTIONALE

Impegno I anno (mesi uomo)	Impegno II anno (mesi uomo)	Impegno III anno (mesi uomo)
3	3	3

	N. persone	Impegno I anno (mesi uomo)	Impegno II anno (mesi uomo)	Impegno III anno (mesi uomo)
Responsabili linee di ricerca	9	32	32	32
Coordinatori dottorati di ricerca	2	4	1	1
Staff delle Linee di Ricerca, personale docente	14	45	45	60
Staff delle Linee di Ricerca, personale non docente	17	45	60	70

nº	Area disciplinare	Incidenza Area (perc.)	Pers.docente (perc.)
1.	Ingegneria industriale e dell'informazione	100 %	100 %

Numero Dottorandi coinvolti	15
Numero Assegnisti coinvolti	3
Numero Borsisti coinvolti	9

Il centro ha contribuito all'avvio di imprese in settori innovativi?	SI

nº	N.	Tipologia	N.
1.	2	Progetto Ricerca Industriale	In corso

nº	Descrizione	Durata (mesi)	Importo
1.	Contratto per lo studio e l'ottimizzazione di postbruciatori per impianti combinati (Ansaldo Caldaie)	12	5000

Altre iniziative svolte o in corso con imprese (workshops, corsi di formazione etc.)

N. gruppi ric. coinvolti	Appartenenza	Descrizione
6	Ateneo	Trattasi di progetto di ricerca di interesse nazionale (Cofin2003: metodologie multiscala per la simulazione di flussi di interesse industriale) cofinanziato dal MIUR e costituito da 6 gruppi di ricerca di Bari (coordinatore nazionale e locale, M. Napolitano), Basilicata (V. Magi), Roma La Sapienza (P. Orlandi), Udine (P. Giannattasio), Bergamo (F. Bassi), Brescia (S. Rebay).

N. gruppi ric. coinvolti	Appartenenza	Descrizione
8	Ateneo , Lab. Industriale	Il Centro ha attive collaborazioni con le Università del Mariland (prof. Piomelli e Allmaras), con la Mississippi State University (prof. Cinnella) e con il Von Karmann Institute of Fluid Dynamics (prof. Deconinck). I suddetti docenti collaborano come consulenti all'attività del centro e fanno parte del collegio dei docenti del dottorato di ricerca in ingegneria meccanica coordinato dal PI del Centro. Un dottorando sta trascorrendo un periodo di un anno presso l'University of Mariland a sviluppare metodi numerici per applicazioni di biofluidodinamica. Il Centro ha una attiva collaborazione nel campo della LR del prof. Verzicco (simulazione della turbolenza), con la Stanford University. Un dottorando che lavora nell'ambito della LR del prof. De Palma, trascorrerà un periodo di 6 mesi presso la Stanford University. Il dott. Bonfiglioli, che collabora alla medesima LR, ha rapporti di collaborazione con l'Università del Michigan (prof. Roe), L'Imperial college di Londra (prof Leschziner) e L'ENSAM (prof. Lerat). La dottoressa Cinnella, che collabora alla LR del prof. Pascazio, collabora con l'ENSAM di Parigi, ove ha conseguito il dottorato di ricerca francese. I gruppi del prof. Ciavarella e Demelio hanno consolidato i loro rapporti di collaborazione con le Università del Michigan, negli USA, di Southampton, Oxford e Sheffield, in Gran Bretagna e col l'Ecole Polytechnique di Parigi, come risulta anche dall'elenco delle pubblicazioni allegato. Il dottor Decuzzi, che lavora attivamente in entrambe le linee di ricerca ha: i) messo a punto una tecnica di calcolo parallelo basato sul codice commerciale ABAQUS, in collaborazione con il dr. P. Zagrodzki del RayTech Research Center at Crowfordsville, Indiana; ii) condotto studi sulla interazione di particelle microfabbricate con tessuti biologici, in collaborazione con il Prof. M. Ferrari dell’Ohio State University,Columbus, Ohio; iii) condotto studi sul fenomeno della stiction in microdispostivi electromeccanici, quali ad esempio gli RF-MEMS switches, in collaborazione con il Prof. D. Srolovitz della Princeton University, Princeton New Jersey. Il dott. Carbone, del gruppo del prof. Mangialardi, trascorre regolarmente periodi di attività di ricerca in Germania, presso l’ Institute of Solid State Research - Juelich Research Center, ove collabora con il prof. Bo N.J. Persson, in qualità di visiting scientist, su problematiche di nano/micro-tribologia. Il Centro ha inoltre una collaborazione nel campo dei metodi di visualizzazione con la University of California, Davis, e con la Vienna University of Technology, Institute for Software Technology and Interactive Systems (con cui è stato sviluppato il software STUDIERSTUBE++. Nel campo delle deformazioni plastiche, il Centro ha collaborazioni con il Metal Forming Group, coordinato dal dr. Prof. Shi-Hong Zhang, dello Institute of Metal Research (IMR)- Chinese Academy of Sciences (Cina) e con il gruppo di lavoro del dr. prof. M. Geiger, della Friedrich-Alexander Universitaet di Erlangen, Norimberga (Germania). Con l'istituto IMR il Centro ha attivato un Agreement che prevede: lo studio congiunto di alcuni temi di ricerca come l’idroformatura di tubi e lamiere e la formabilità delle leghe di magnesio ad elevata temperatura; la realizzazione di progetti internazionali; la mobilità di ricercatori e dottorandi delle due strutture. Nell’ambito di questo Agreement l’ing. G. Palumbo ha trascorso un periodo di ricerca nel mese di settembre 2004 presso lo IMR con un contributo del governo cinese. Nell'ambito della collaborazione con il Dipartimento LFT, nel 2003 un dottorando del Centro ha svolto presso uno stage di ricerca di 6 mesi sulla idroformatura a caldo delle leghe di magnesio, mentre uno studente Erasmus del Politecnico di Bari ha trascorso un periodo di 6 mesi per sviluppare la propria tesi di Laurea sulla tribologia della linea di saldatura nella Idroformatura di Tailored Welded Blanks.

Numero ricercatori richiamati	Natura del loro rapporto con il centro
1	Collaborazione
1	Altro

Numero	Qualifica	Ruolo nel Centro
3	Full professors	Consulenti scientifici e componenti del collegio dei docenti del dottorato di ricerca in ingegneria delle macchine (XX ciclo) coordinato dal PI del Centro
1	Assistant professor	Consulente scientifico e componente del collegio dei docenti del dottorato di ricerca in ingegneria delle macchine (XX ciclo) coordinato dal PI del Centro

Il Centro collabora attivamente con la Facoltà di Ingegneria Biomedica dell'Università di Catanzaro, ove il dottor Decuzzi tiene corsi di insegnamento e dirige un gruppo di ricerca. Il Centro collabora attivamente con i laboratori industriali della Bosch, Getrag, Ansaldo ecc. Il PI e tutti i cordinatori di LR hanno consolidate collaborazioni con colleghi dei Settori Scientifico Disciplinari di appartenenza in varie sedi universitarie italiane. Della mobilità in ambito internazionale si è riferito nel punto relativo alle collaborazioni internazionali.

WorkPackage 1 Res. Line 1 Resp.VERZICCO ROBERTO	L'obiettivo della linea di ricerca (LR) di simulazione diretta e Large Eddy Simulation (DNS & LES) di flussi turbolenti era di effettuare delle simulazioni numeriche di flussi ad alta risoluzione in modo da poter costituire un database di riferimento consultabile dai ricercatori del CEMeC e, su richiesta, da ricercatori esterni. Lo scopo di questo database è di permettere lo studio di meccanismi di base della dinamica della turbolenza e la validazione di modelli di chiusura per applicazioni LES e RANS. Alla fine del terzo anno di attività del CEMeC questi obiettivi sono stati raggiunti, avendo effettuato delle simulazioni numeriche dirette (DNS) che, nel loro campo, vengono ritenute lo stato dell'arte. Più in dettaglio, nel campo della turbolenza convettiva sono state effettuate simulazioni a numeri di Rayleigh fino a 2x1013, richiedendo griglie di calcolo di 160 milioni di nodi. È bene sottolineare che il valore Ra = 2x1013 è più elevato di quello raggiungibile dalla maggior parte degli esperimenti attualmente realizzati, per questo motivo, i dati ottenuti dalle simulazioni numeriche descritte vengono utilizzati come benchmark per le teorie sulla turbolenza convettiva e per validare apparati sperimentali. Una collaborazione su questo argomento è in corso con il Prof. K. Sreenivasan direttore dell'ICTP (International Centre for Theoretical Physics). Parallelamente, il dott. Stefano Leonardi, PostDoc presso il CEMeC, ha realizzato (utilizzando il cluster di calcolo del CEMeC) delle simulazioni numeriche di turbolenza di parete in presenza di rugosità. Anche in questo caso le simulazioni, condotte in collaborazione con il prof. R.A. Antonia della University of Newcastle (Australia), hanno ricevuto notevole interesse in campo internazionale, ed i risultati sono stati pubblicati sulle riviste più prestigiose del settore. L'interazione tra la turbolenza convettiva e la turbolenza su pareti rugose, è seguita dall'Ing. G. Stringano nell’ambito del dottorato di ricerca in Ingegneria Meccanica (DRIM). Un ulteriore argomento è l'utilizzo del metodo dei contorni immersi per la simulazione di flussi in geometrie complesse. Questo argomento e' stato seguito dall'Ing. G. Iaccarino (in stretta collaborazione con la Stanford University) e dall'Ing. A. Cristallo (in collaborazione con la University of Maryland) entrambi appartenenti al DRIM. L’Ing. Iaccarino ha affrontato principalmente problemi di interesse industriale con modellistica RANS. L'Ing. Cristallo sta invece affrontando problemi di biofluidodinamica e, più in particolare, la simulazione numerica diretta del flusso sanguigno in una valvola cardiaca meccanica. Attualmente l'Ing. Cristallo si trova presso l'Università del Maryland, dove trascorrera' un intero anno, e collabora ad un progetto finanziato dal NIH (National Institute of Heath) sulla fluidodinamica delle valvole cardiache meccaniche. Anche in questo caso i risultati hanno riscosso un notevole interesse in campo internazionale come e' testimoniato dall'assegnazione all’Ing. Iaccarino ed al Prof. Verzicco di un articolo di review sulla rivista dell'ASME Applied Mechanics Review. In questo ultimo anno è stata infine avviata un'ulteriore collaborazione con la Stanford University per lo studio della combusitone turbolenta in fiamme non premiscelate. Tale collaborazione ha permesso di sviluppare all'interno del CEMeC competenze sulla combustione che precedentemente non erano presenti. La visibilità internazionale dei risultati raggiunti è testimoniata dal cospicuo numero di Invited Lectures ottenute dal Responsabile della presente Linea di Ricerca: March Meeting of American Physical Society 2002 (Indianapolis, USA), Vth World Congress of Computational Mechanics (Wien, Austria), Euromech Colloquium 443 on ``High Rayleigh number thermal convection'' (Twente, The Netherlands), AIMETA GIMC 2004 (Genova, Italy), ETMM6 (Sardinia Italy).
WorkPackage 1 Res. Line 2 Resp.DE PALMA PIETRO	La presente linea di ricerca (RL2) affronta le due difficoltà principali che rendono le simulazioni numeriche non ancora del tutto soddisfacenti per la progettazione aerodinamica e termo-fluidodinamica avanzata di componenti di aeromobili e turbomacchine. La prima di queste è nel limite teorico degli attuali metodi numerici per la soluzione delle equazioni di Navier-Stokes. La seconda difficoltà riguarda la modellistica dei complessi fenomeni legati alla transizione e alla turbolenza. Nei metodi numerici standard, i termini di avvezione, che governano i fenomeni di propagazione e di formazione di discontinuità in flussi transonici, sono basati su modelli di propagazione ondosa monodimensionali. Nel presente lavoro di ricerca sono stati sviluppati schemi genuinamente multidimensionali seguendo l'approccio noto come Fluctuation Splitting (FS) che rappresenta uno dei metodi numerici per griglie non strutturate più promettenti proposti negli ultimi anni. Uno schema innovativo per flussi transonici è stato ottenuto combinando mediante una strategia non lineare due schemi matriciali lineari esistenti [ref. 1 e 2]. Inoltre, poiché il flusso nelle turbomacchine è essenzialmente non stazionario, risulta indispensabile estendere la metodologia FS a tali casi. A tal fine sono state utilizzate due diverse strategie: la prima è basata su schemi della famiglia Lax--Wendroff [ref. 3]; la seconda su una tecnica a due livelli temporali (dual time stepping) [ref. 4]. In particolare, nell’ambito di questa seconda metodologia, sono stati proposti un nuovo schema di discretizzazione del termine non stazionario e una nuova procedura non lineare per eliminare le oscillazioni spurie della soluzione numerica [ref. 4 e 5]. Inoltre, la metodologia implicita ha permesso la formulazione di schemi multidimensionali con accuratezza superiore al second’ordine nello spazio e nel tempo [ref. 6]. Parallelamente, è stato avviato lo studio dei metodi di tipo FS per celle quadrangolari, al fine di sviluppare un codice di calcolo per griglie ibride, particolarmente adatto a simulazioni di fluidodinamica delle macchine. Tale studio di base ha evidenziato ulteriori proprietà degli schemi FS, non note nella letteratura precedente, che potrebbero essere utili per lo sviluppo di metodi numerici accurati per le equazioni di Navier-Stokes [ref. 7]. Per quanto riguarda lo sviluppo di modelli di transizione e turbolenza per applicazioni industriali, recentemente è stato sviluppato un sofisticato codice di calcolo basato su modelli di tipo Algebraic Reynolds Stress Model (EASM) combinati con modelli di transizione per flussi separati e impiegato per calcoli tridimensionali in turbine e compressori [ref. 8 e 9]. Per flussi transonici, l’interazione tra urto e strato limite risulta essere determinante per la dinamica della transizione. E’ stato quindi impiegato il modello di transizione di Abu-Ghannam, verificandone i limiti di validità nei confronti di tale complessa configurazione di flusso [ref. 10]. Successivamente, sono stati considerati modelli di transizione più sofisticati, basati su una equazione differenziale addizionale [ref. 11]. Infine, è stato sviluppato un codice di calcolo per flussi bi- e tridimensionali in grado di simulare un ampio intervallo di regimi di moto, da basso-subsonico (al limite incomprimibile) a supersonico. Il codice è basato su una discretizzazione del dominio di calcolo di tipo multiblocco ed è stato implementato sul calcolatore parallelo a memoria distribuita IBM Cluster 1300, con 32 processori, acquistato utilizzando i fondi del CEMeC. Grazie all’impiego di tale calcolatore è stato possibile validare con successo l’intera metodologia [ref. 12]. Inoltre, in collaborazione con i ricercatori impegnati nella linea di ricerca 1 (Simulazione della turbolenza), la tecnica dei contorni immersi è stata implementata nel codice parallelo multiblocco ed estesa al calcolo di flussi comprimibili [ref. 13 e 14].
WorkPackage 1 Res. Line 3 Resp.CATALANO LUCIANO	Nei primi due anni di attività, si è sviluppata una tecnica di ottimizzazione gradient-based progressiva per la progettazione fluidodinamica di profili alari e schiere bi- e tridimensionali in condizioni di flusso transonico non viscoso; le applicazioni proposte dimostrano che i tempi richiesti dal processo di ottimizzazione sono solo da 3 a 5 volte maggiori di quello richiesto da un calcolo di analisi su singola griglia. La metodologia si basa sull’idea di far convergere contemporaneamente l’ottimizzatore, la soluzione del flusso e la soluzione del sistema aggiunto per il calcolo delle derivate. L’uso di griglie via via più fini consente inoltre di incrementare progressivamente l’accuratezza. Parallelamente si è sviluppata una nuova tecnica di calcolo upwind per flussi comprimibili turbolenti su griglie non strutturate, comprendente anche una nuova formulazione del modello di turbolenza kappa-omega. I risultati pubblicati, confrontati con altri metodi di ricostruzione e con metodi basati su modellistica multidimensionale dimostrano ottima accuratezza e ottima risoluzione degli urti. Si è inoltre provveduto a velocizzare tutti i codici di analisi, dotandoli di tecniche di accelerazione della convergenza di tipo Implicit Residual Smoothing e Multigrid con Coarsening e Semi-Coarsening (solo per il codice strutturato). Una tecnica di ottimizzazione progressiva simile a quella precedentemente citata è stata sviluppata per il caso di solutori fluidodinamici commerciali, per i quali non è disponibile il sorgente e risulta impossibile utilizzare la formulazione aggiunta. La metodologia ed il relativo codice, basati su un approccio alle differenze finite per il calcolo delle derivate, sono stati utilizzati per la progettazione termofluidodinamica di un post-combustore per impianti combinati (Ansaldo-Caldaie) e per la progettazione di iniettori ed eiettori per perforatori a circolazione inversa (SAPIM). Recentemente, è stato poi sviluppato un metodo numerico per la generazione di insiemi di profili ortogonali, che consentono una più corretta definizione del problema di ottimizzazione e, conseguentemente, una più rapida convergenza; inoltre, è stata sostituita la tecnica adjoint con un metodo alle differenze finite denominato MAFD (Multigrid-Aided Finite-Difference sensitivities), ben più efficiente dell’approccio standard, già testato sul progetto di post-bruciatori: con le stesse subroutines usate per il Multigrid, viene calcolato e memorizzato l’errore di troncamento relativo locale (ETRL) tra griglie rada e fine; le derivate di sensitività vengono quindi calcolate mediante differenze finite dei valori della funzione obiettivo, ottenuti perturbando la geometria e calcolando la soluzione del flusso sul livello più rado, con l’ausilio dell’ETRL precedentemente calcolato, in modo da mantenere l’accuratezza della griglia fine; questo approccio, assolutamente innovativo, è molto efficiente e la sua applicazione è indipendente dal modello e/o dalla discretizzazione. La combinazione della strategia progressiva, della tecnica MAFD e dei profili ortogonali, è stata convalidata considerando il progetto inverso di una palettatura statorica svergolata, in condizioni non viscose transoniche, il progetto inverso di profili alari in condizioni di flusso transonico non viscoso e laminare, e l’ottimizzazione del rapporto portanza-resistenza di un profilo alare. E’ stato infine messo a punto un codice sequenziale di ottimizzazione genetico/gradient-based, con progressiva convergenza del flusso e progressivo raffinamento della griglia: l’applicazione al progetto inverso di profili alari mostra che si riesce a mantenere la stessa efficienza del metodo gradient-based, limitando l’applicazione del codice genetico su una griglia due volte più rada di quella finale. Tale approccio consentirà di affrontare efficacemente problemi di ottimizzazione fortemente vincolati, caratterizzati da estremi locali e di frontiera.
WorkPackage 1 Res. Line 4 Resp.PASCAZIO GIUSEPPE	Il fenomeno di flutter consiste in un'instabilità aeroelastica che si verifica quando le forze agenti su una struttura generano oscillazioni libere di ampiezza rapidamente crescente che possono portare al danneggiamento dell'intera macchina. Nel campo delle turbine a gas, il fenomeno del flutter è ben noto, in quanto si può verificare nelle schiere rotoriche caratterizzate da un elevato rapporto altezza/corda, e la sua analisi nella fase di progettazione è spesso condotta mediante correlazioni empiriche, che generalmente conducono ad incrementi di peso e riduzione delle prestazioni del progetto finale. Obiettivo principale di questa linea di ricerca è lo sviluppo di tecniche numeriche accurate ed efficienti per l'analisi del flutter e per la progettazione aerodinamica delle palettature di turbomacchine, che possano essere integrate nelle procedure industriali di progettazione. Una delle attività condotte ha portato allo sviluppo di un metodo molto efficiente per la soluzione delle equazioni di Navier-Stokes mediate alla Reynolds (RANS) non stazionarie, in grado di ottenere soluzioni in presenza di corpi vibranti in configurazioni bidimensionali [1,2]. In tale metodologia, ciascun vano palare è discretizzato mediante una metodologia di tipo multi blocco con una griglia a C fissa e una seconda griglia a C, parzialmente sovrapposta alla prima, che si muove in maniera solidale alla pala. Le equazioni RANS sono risolte usando lo schema flux difference splitting di Roe accurato al second'ordine per i termini convettivi, una discretizzazione centrata al second'ordine per i termini viscosi ed una su tre livelli per le derivate temporali. L'avanzamento della soluzione nel tempo è realizzato mediante la tecnica di dual time stepping. La metodologia numerica è stata applicata con successo al calcolo di due casi test bidimensionali, noti in letteratura come quarta e undicesima Aeroelastic Standard Configurations [1,2]. In particolare, per il secondo caso, i dati sperimentali disponibili sono abbastanza limitati a causa della complessità del fenomeno. Utilizzando il codice di calcolo sviluppato è stato possibile determinare la risposta dinamica del sistema in maniera dettagliata. I risultati sono reperibili su http://cemec.poliba.it/cfd4.htm. La metodologia sopra descritta è stata, quindi, estesa al calcolo di flussi tridimensionali sviluppando una strategia di deformazione della griglia di calcolo più flessibile della precedente [3], in cui si utilizza un’unica griglia a C, i cui punti vengono ridistribuiti, in accordo al moto della pala, preservando la qualità della griglia iniziale. La strategia ha consentito di risolvere con successo il flusso tridimensionale relativo alla quarta Aeroelastic Standard Configuration. Al fine di studiare l’interazione fluido-struttura nel caso di flussi incomprimibili, è stata sviluppata una metodologia numerica accurata ed efficiente basata sulla formulazione velocità-vorticità delle equazioni del moto [4], che usa una discretizzazione spaziale centrata accurata al second’ordine e una implicita all’indietro su tre livelli nel tempo, unitamente alla tecnica di dual-time stepping. L’efficienza del metodo è stata migliorata mediante l’uso di metodi di rilassamento avanzati e di una strategia multi blocco che ha consentito la parallelizzazione del codice di calcolo [5]. Un approccio alternativo per l'analisi del flutter nelle turbomacchine è rappresentato dall'analisi lineare, in cui le variabili di flusso vengono sviluppate in serie di Fourier e le equazioni (RANS) vengono linearizzate e risolte per ciascuna armonica. Tale metodo presenta il vantaggio di richiedere modeste risorse di calcolo e, quindi, di poter essere immediatamente applicabile nella pratica progettuale. Tale attività è stata sviluppata nell’ambito di una collaborazione con il prof. M. Giles dell’Università di Oxford (UK) che ha portato nell’ultimo anno a simulazioni di flussi bi- e tri-dimensionali in turbine e compressori [6].
WorkPackage 2 Res. Line 1 Resp.DEMELIO GIUSEPPE	Il danneggiamento nella fatica da fretting è stato sinora associato sia all’effetto dell’erosione meccanica, sia alla concentrazione delle tensioni. I recenti studi effettuati presso il MIT dal gruppo di Suresh e Giannakopoulos hanno individuato nella concentrazione delle tensione il fattore dominante. Nel primo anno, partendo dai modelli sviluppati presso il MIT (Crack Analogue & Notch Analogue), è stato incluso l’effetto del bulk stress e dello slittamento parziale nel C.A., mentre nel N.A., è stata individuato un metodo semplificato per il calcolo del Kt nel caso di scorrimento parziale per la geometria piatta raccordata, più rispondente al caso di dovetail joint. Nel secondo anno i modelli citati, per i quali non era stato indicato un criterio di scelta, sono stati integrati tra loro, pervenendo al criterio di progetto a vita infinita “CEMeC-CLNA” (Crack-Like Notch Analogue), basato estensione della teoria sviluppata dai Proff Atzori-Lazzarin per i normali intagli. La verifica del modello CLNA, è stata effettuata con prove presso il Politecnico e in collaborazione con l’Università di Oxford. del Prof. A.Keane dell’Università di Southampton (UK), i modelli di contatto sviluppati presso il CEMEC sono stati inclusi nei software FEM da loro messi a punto dal gruppo del Prof. A.Keane (Univ. Di Southampton) con la Rolls-Royce per l’analisi dei collegamenti delle paletture di turbine a gas . Nel terzo anno di attività, si è studiata l’estensione del modello CLNA alla valutazione del comportamento a fatica a vita finita e ad altre geometrie e condizioni di carico. E’ stata intrapresa l’attività di validazione sperimentale del modello con lo studio di una attrezzatura di tipo grip type, realizzata presso il DIMEG e utilizzata in una campagna di prove con lo stesso materiale delle prove realizzate ad Oxford. La Rolling Contact Fatigue (RCF) è divenuto un problema di grande importanza sulla scia dei gravi incidenti accaduti in Inghilterra (Hatfield 17/10/2000). Gli studi conseguenti, seguiti da fasi di manutenzione estremamente dispendiose, hanno evidenziato la difficoltà nel prevedere l’insorgere di cricche di fatica. Nel contatto ruota-rotaia si ha ampio riscontro di deformazione plastiche. Ciò comporta una modalità di rottura particolare che prevede una fase di innesco a ratchetting e una fase di propagazione spesso accelerata a causa di acqua in pressione che entra nelle cricche affioranti. Nell’ambito del nostro lavoro di ricerca sono stati studiati i limiti di shakedown e di ratchetting con modelli realistici. Lo studio del ratchetting è stato effettuato adottando vari modelli costitutivi. Un primo risultato è stato quello di rielaborare i risultati classici sperimentali di ratchetting di Merwin, notando (dopo oltre 40 anni) che Merwin, nell’utilizzare la più semplice legge costitutiva possibile, ossia la elastica-perfettamente plastica, aveva arbitrariamente fissato il limite di snervamento in modo diverso tra i vari materiali, al fine di estrapolare il punto di inizio del ratchetting stesso. Sono stati studiati con gli elementi finiti i processi deformativi nel contatto piano con attrito (di puro slittamento) con modelli perfettamente plastico, cinematico lineare e di Chaboche. Lo studio ha anche valutato la possibilità di giustificare e recuperare di alcuni trattamenti empirici per la determinazione del limite di fatica e della curva di Wöhler con l’estensione delle formule di Buckingham per le ruote dentate. E’ stata valutata l’applicazione del criterio di Dang Van agli stati tensionali di cui sono note soluzioni in forma analitica. Si è introdotta una correzione al risultato in letteratura dovuto a Ekberg Kabo e Andersson, che suggerivano indipendenza del parametro di DangVan dalle tensioni residue e dalle tensioni idrostatiche. Tuttavia, i limiti previsti dalla teoria di Dang Van appaiono elevati, probabilmente perché la stessa è stata sviluppata per casi di componente idrostatica positiva (di trazione).
WorkPackage 2 Res. Line 2 Resp.CIAVARELLA MICHELE	In sistemi frenanti e di frizione il calore d’attrito causa instabilità termoelastica (TEI), con la creazione di hot spots, dove si raggiungono elevate pressioni e temperature. Il problema in regime di contatto completo è lineare e può essere scomposto in due parti: una perturbativa omogenea dipendente solo dalle caratteristiche del sistema e dalla parte omogenea delle condizioni al contorno; l’altra caratterizzata da un soluzione media non-omogenea, da cui dipendono le temperature medie. La componente perturbativa, a velocità costante, si instaura al di sopra di una velocità di slittamento critica Vcr, causata dal feedback tra localizzazione di pressione di contatto p e incremento locale della distorsione termoelastica dovuta alla maggiore generazione locale di calore per attrito q=fpV. Le maggiori o più evidenti conseguenze di questo fenomeno sono il degrado delle superfici, rumore e vibrazioni. La presenza di problemi di contatto e termici accoppiati induce difficoltà nel simulare reali sistemi frenanti in 3D e al transitorio con normali software commerciali, e pertanto questa linea di ricerca, in stretta collaborazione con il Prof. Barber dell’Univ. Michigan (USA), da un lato sviluppa metodi analitici e simulazioni numeriche su modelli semplificati (come sistemi composti da semipiani o layers o insiemi di travi), dall’altro sviluppa metodi di simulazione numerica ad hoc. Per quanto concerne i metodi analitici perturbativi, ci si è concentrati in particolare sulla stima della velocità critica Vcr in funzione delle proprietà termoelastiche dei materiali e della geometria del sistema, e sull’evoluzione transitoria del sistema nel regime lineare (contatto completo). Le soluzioni semi-analitiche dedotte sono limitate all’analisi a geometrie relativamente semplici (2D o al più assialsimmetriche: layer slittante tra due semipiani rigidi, modello multilayer 2D). In particolare, dall’analisi del modello multilayer 2D si è rilevato che l’amplificazione della temperatura può essere contenuta incrementando lo spessore del disco di attrito e riducendo quello del disco di metallo, in contrasto con le procedure di progettazione tradizionali che realizzano i dischi di metallo più spessi per ridurre la temperatura media del sistema e quelli d’attrito più sottili per contenere i costi e la durata del ciclo d’innesto. Si è poi studiato il fenomeno della separazione del contatto, che diventa significativo se la permanenza alle velocità sopracritiche è sufficientemente duratura. In particolare, sono stati considerati il modello della trave singola, quello di Aldo (due travette in parallelo in equilibrio con una forza verticale) e quello di due semipiani slittanti fuori piano. L’interazione tra instabilità indotta da resistenza di contatto, e quella più tipica del TEI ha permesso di riconoscere certe proprietà generali del regime separato e dare definizioni più generali di velocità critiche non precedentemente riconosciute. Lo studio dei due semipiani in particolare ha permesso di classificare le coppie di materiali in base alle loro proprietà termoelastiche estendendo la classificazione di Zhang e Barber del caso statico. Lo studio analitico è stato poi spinto al punto da trovare teoremi matematici generali per il contatto estendendo il lavoro di Duvaut del caso statico al caso di slittamento per velocità sufficientemente basse. Al di sopra di tali velocità i risultati analitici del modello di trave permettono di supporre la possibilità di non esistenza della soluzione associata a possibili soluzioni oscillatorie o di seizure (grippaggio) del contatto. Parallelamente, si sono anche studiati gli effetti della rugosità sulla resistenza di costrizione, con modelli multiscala innovativi. In particolare, si è sviluppato un modello che comprime la rugosità in un layer equivalente non-lineare, che permette di risolvere il problema multiscala completo con l’uso ricorsivo di un modello a due scale, con evidenti vantaggi computazionali.
WorkPackage 2 Res. Line 3 Resp.MANGIALARDI LUIGI	L’attività di ricerca condotta sulla trasmissione CVT ha riguardato la modellazione teorica della dinamica dei transitori dei CVT (continuously variable transmission) a pulegge espandibili sia a cinghia metallica che in elastomero rinforzato. Lo scopo è stato quello di sviluppare un modello dinamico del sistema da utilizzare come strumento predittivo della dinamica transitoria del CVT. La necessità di un tale modello predittivo è particolarmente sentita per quel che concerne la progettazione del sistema idraulico e della logica di controllo del variatore. Alla fine del terzo anno di attività del CEMeC questo obiettivo è stato raggiunto. In particolare è stato messo a punto un modello predittivo del variatore CVT a cinghia metallica i cui dettagli tecnici sono in fase di stampa su una prestigiosa rivista internazionale. Il modello è stato il risultato di una lunga attività di ricerca come testimoniato da diverse pubblicazioni. Attualmente è in corso una collaborazione con la Van Doorne’s Transmissie (NL) del gruppo Bosch, che è leader mondiale nella produzione di CVT a pulegge espandibili. Tale collaborazione ha lo scopo da un lato di testare l’affidabilità del modello proposto e dall’altro di utilizzarlo come input per la progettazione del sistema di controllo della trasmissione. Ulteriori campi di indagine hanno riguardato i consumi, le emissioni inquinanti e il confort di veicoli equipaggiati con CVT a pulegge espandibili e toroidali. Le simulazioni effettuate in ciclo ECE urbano ed extra-urbano hanno dimostrato che l’adozione dei CVT può portare ad una importante riduzione dei consumi fino al 10%, oltre che a un notevole miglioramento del confort di marcia. La soluzione adottata nei veicoli pesanti da trasporto passeggeri ha previsto l’adozione di un variatore CVT toroidale in grado di trasmettere coppie più elevate del CVT Van Doorne. Ciò ha spinto il gruppo di ricerca a sviluppare un modello matematico di simulazione di tali trasmissioni al fine di valutarne le prestazioni in termini di efficienza meccanica e capacità di trasmettere coppia. Due differenti soluzioni funzionali sono state messe a confronto: la trasmissione toroidale Half-Toroidal e quella Full-Toroidal, entrambe a doppia cavità, ed è stato dimostrato che la prima presenta rendimenti meccanici mediamente superiori di 5 punti percentuali rispetto alla seconda tipologia ed ha una capacità di trasmettere coppia più elevata. Le ragioni di questa differenza risultano derivare dalle più basse perdite di spin dell’half-toroidal CVT. Altra tematica di ricerca è stata lo studio, mediante tecniche Multibody, di problemi di meccanica dell’impatto, sia nell’ambito degli infortuni sul lavoro, che in quello degli incidenti stradali. In particolare lo studio è stato rivolto alla progettazione funzionale di sistemi di sicurezza per gli operatori di carrelli elevatori e trattrici agricole, avente lo scopo di prevenire i rischi da ribaltamento e caduta di gravi (grazie a dispositivi con funzione di ROPS e FOPS) e allo sviluppo di modelli multibody di incidenti stradali con lo scopo di fornire elementi utili alla progettazione funzionale di dispositivi di sicurezza. L’analisi del danno biologico ai soggetti interagenti con i sistemi e le macchine studiati, è stata condotta attraverso criteri di valutazione delle lesioni, che legano il danno subito alle grandezze cinematiche e dinamiche calcolate. Lo strumento di calcolo utilizzato è stato il solutore MADYMO (TNO Automotive). Nell’ultimo anno di attività è stato inoltre intrapreso uno studio più legato ai CVT con cinghia in materiale elastomerico. Lo studio si è concentrato sugli effetti che la rugosità superficiale e le forze di adesione hanno sul coefficiente di attrito tra elastomero e superficie metallica e sulla effettiva area di contatto, che così tanto influenzano l’efficienza meccanica e la capacità di trasmettere coppia del sistema.
WorkPackage 2 Res. Line 4 Resp.MONNO GIUSEPPE	In stretto contatto con le altre linee di ricerca del Cemec e con altri partner internazionali, la Linea di Ricerca n. 4 del secondo workpackage ha operato principalmente nel settore CAD dove l’attività è stata focalizzata allo sviluppo di ambienti di Mixed-Realities come la Virtual e Augmented Reality per l’esplorazione di nuove tecniche e metodologie applicate alla progettazione e alla analisi e manipolazione di dati di interesse ingegneristico. L’impegno è stato centrato principalmente sulla interazione uomo-macchina, sulle tecniche di visualizzazione in stereografia, sull’input tridimensionale associato al riconoscimento di gesti e voce mediante intelligenza artificiale. La prima fase di attività di questa linea di ricerca ha interessato il progetto e la realizzazione di uno “spazio lavoro” in realtà virtuale immersiva mediante visualizzazione stereoscopica e tracciamento della posizione tridimensionale di testa e mani dell’utente navigatore. Per ciò che riguarda la visualizzazione, si è scelto di acquisire un sistema di proiezione a due sorgenti LCD polarizzate, garantendo, grazie alla elevata luminosità delle sorgenti, una visualizzazione stereoscopica passiva anche in condizioni di luce ambiente. Per ciò che riguarda il tracciamento della posizione dell’utente si è scelto un sistema ottico che garantisce una precisione di 0.2 mm ed una totale assenza di distorsioni nelle misure all’interno del volume di lavoro. Questa precisione, irraggiungibile con i sistemi di tracking di vecchia generazione come quelli di tipo magnetico, è assolutamente fondamentale per gli obiettivi di questa linea di ricerca. Il sistema realizzato ha un volume di lavoro di 2x2x2,5 m in grado quindi di fare immergere uno o più utenti all’interno dell’ambiente sintetico tridimensionale. Una parte importante della ricerca è stata focalizzata sulla valutazione qualitativa e quantitativa della precisione umana durante operazioni di puntamento e manipolazione con input 3D e ha portato a importanti risultati. I nuovi strumenti hardware/software che sono stati sviluppati hanno permesso di migliorare i fattori di precisione, ergonomia ed affaticamento dell’utente che deve interagire in un ambiente virtuale quando analizza e visualizza dati scientifici. In particolare nell’ultimo anno è stato sviluppato un prototipo di penna ergonomica wireless con tracking a 6 gradi di libertà e force feedback, specifica per l’analisi dei dati. In parallelo all’allestimento hardware del sistema di spazio lavoro immersivo, l’attività di ricerca dal lato software si è orientata su due settori: in uno si è curata l’analisi e la sperimentazione di nuove metafore all’interno di un ambiente immersivo per l’interazione, la manipolazione, ed il controllo di geometrie semplici e complesse quali quelle necessarie per la visualizzazione scientifica; nell’altro ci si è focalizzati sullo studio degli algoritmi di Reverse Engineering che permettessero l’estrazione di curve e superfici significative nell’analisi dei dati. In particolare sono state studiate applicazioni di visualizzazione riguardanti dataset di grandi dimensioni anche dipendenti dal tempo mediante rappresentazioni con differenti livelli di dettaglio. Gli algoritmi sono stati applicati come fase di postprocessing a risultati di simulazioni sia fluidodinamiche, sia strutturali ottenuti da altre linee di ricerca. Le collaborazioni internazionali con importanti istituzioni come l’IDAV della University of California, Davis, USA, il Fraunhofer Institute for Computer Graphics (IGD) di Darmstadt, Germania e la Fondazione GraphiTech di Rovereto, hanno portato a scambi di risorse umane che hanno coinvolto, gli ing. Uva, Fiorentino, Renzulli e il Dr. Kreylos. L’attività scientifica ha portato alla pubblicazione di 20 memorie.
WorkPackage 2 Res. Line 5 Resp.TRICARICO LUIGI	In stretto contatto con il territorio e con partner internazionali, la Linea di Ricerca n. 5 del secondo workpackage ha operato principalmente nel settore delle lavorazioni per deformazione plastica. L’attività scientifica ha portato alla pubblicazione di 45 memorie; quella di formazione ha coinvolto tecnici ed ingegneri di n. 12 aziende, dottorandi del Politecnico di Bari (n. 3), neo-ingegneri in stage di formazione presso le aziende (n. 7), studenti di Master provenienti da altre Università Italiane (n. 1), studenti del Politecnico di Bari impegnati in Tesi di Laurea (n. 46). Le collaborazioni internazionali hanno portato nel mese di luglio 2004 al cofinanziamento da parte dell’Istituto per il Commercio Estero di un progetto che prevede la collaborazione tra Italia e Cina. Le collaborazioni con le aziende hanno portato nel mese di luglio 2004 alla scrittura di n. 2 progetti di Innovazione Tecnologica (misura 2.1.a - PIA Innovazione), in corso di valutazione da parte del Ministero delle Attività Produttive. Classificati per processo analizzato, si evidenziano i seguenti risultati: (1) Formatura dei tubi saldati di grande diametro: in collaborazione con l’ILVA –TA, sono stati correlati con modelli agli Elementi Finiti i principali parametri di processo e le difettologie del prodotto. (2) Caratterizzazione del comportamento plastico delle lamiere: sono stati implementati nella simulazione FE alcuni modelli di rottura duttile (Tvergard & Needlman, Cockroft & Latham, Oh) adottando un approccio di caratterizzazione inversa; i modelli sono stati applicati allo studio della formabilità di lamiere saldate al fascio laser (Tailor Welded Blank) con linee di saldatura diversamente orientate ed alla simulazione di processi di formatura. (3) Piegatura di Lamiere e di Prodotti Estrusi a sezione cava: sono stati messi a punto modelli 2D e 3D del processo di piegatura in aria di lamiere di elevato spessore (ditta OM – PIMESPO di Bari), di piegatura in stampo di lamiere sottili (ditta BOSCH – Bari), di piegatura per rulli (ditta CORSARO LISCO – Bari) e di piegatura di estrusi a sezione cava (ditta MASTER di Conversano); i modelli hanno permesso di individuare le condizioni critiche di piegatura al variare dei parametri di processo. (4) Tecniche innovative di formatura della lamiera: sono stati analizzati con approccio numerico-sperimentale i processi di imbutitura idromeccanica, idroformatura di lamiere e tubi, formatura superplastica e con gradienti di temperatura. Lo studio ha permesso di individuare gli effetti dei principali parametri di processo (legge di pressione, forza sul premilamiera, geometria della matrice, microstruttura delle lamiere, eventuali linee di saldatura, eventuali gradienti termici sovrimposti alla lamiera) sulla formabilità di lamiere in acciaio e in leghe leggere (alluminio e magnesio). (5) Precision Forging: integrando tecniche FE, Neural Network e Design Of Experiment sono state progettate attrezzature prototipo (ditta ITALTRACTOR di Potenza).

Tipo modifica	Risposta	Descrizione
Programmazione delle attività	SI	Come indicato nel punto successivo, la compagine di ricercatori coinvolti nelle attività del Centro è cresciuta notevolmente nel quadriennio di attività, anche grazie ai contratti di vario tipo assegnati a personale non strutturato. Ciò ha consentito di rivedere la programmazione delle attività "al rialzo" ed ha consentito di ottenere risultati superiori al previsto, come documentato nel punto relativo alla descrizione delle attività.
Compagine di ricerca	SI	La compagine di ricerca è evidentemente mutata nel corso dei 4 anni circa di durata del progetto, in maniera modesta per quanto riguarda il personale strutturato, ma in maniera considerevole per quanto riguarda dottorandi, assegnisti e borsisti, oltre che, ovviamente, dottori di ricerca e laureati che hanno svolto specifiche attività di ricerca a contratto (co.co.co o prestazione ocasionale) finanziato sui fondi del progetto. Va rilevato innanzitutto che del personale non strutturato inizialmente coinvolto nelle attività del Centro (17 persone), ben otto sono diventati ricercatori universitari: sette presso il Dipartimento di Ingegneria meccanica e Gestionale del Politecnico di Bari (Carbone, Decuzzi, Fiorentino, Lamberti, Palumbo, Soria, Uva)e una presso il Dipartimento di Ingegneria dell'innovazione dell'Università di Lecce (Cinnella). Si sono poi aggiunti alla compagine di ricercatori del centro i dottorandi: Afferrante, Cristallo, Daloiso, De Tullio, Grimaldi, Iaccarino, Milella, Murolo, Petrelli, Pinto, Renzulli, Rossiello, Rubino (assegnista di ricerca e quindi senza borsa), Sorgente e Stringano(assegnista di ricerca e quindi senza borsa); gli assegnisti: Cappiello, Di Bello, Dini, Mitaritonna, Schirone. Purtroppo molti hanno poi rinunciato all'assegno, avendo ricevuto ottime offerte di lavoro da importanti aziende multinazionali: General Electric (Cappiello e Mitaritonna), EniPower (Schirone). Iloro assegni sono stati riassegnati o sono in via di riassegnazione. Hanno inoltre collaborato alle attività del Centro con contratti di vario tipo i dottori: Cutrone (già vincitore di uno degli assegni di cui sopra), Damiani, d'Errico, Fornarelli, Gissi, Leonardi, Macina, Manodoro, Mele, Puca, Soria (prima di prendere servizio come ricercatore).
Obbiettivi	NO
Metodologie adottate	NO

Livello di cooperazione tra i soggetti coinvolti	BUONO
Eventuali difficoltà incontrate nel coordinamento e nella collaborazione

nº	Tipologia	Descrizione
1.	Centro elaborazione dati	All'interno del Centro si dispone di 2 cluster di worksattion adatte al calcolo parallelo che sono a disposizione di utenti interessati a costi competitivi.

Nuova strumentazione	Nell'ambito della terza linea di ricerca del secondo workpackage sono stati sviluppati dispositivi utili alla validazione sperimentale di alcune delle ricerche condotte per via teorico-computazionale. In particolare, è stato messo a punto un banco prova per trasmissioni automatiche con particolare riferimento a quelle a variazione continua del rapporto di velocità CVT sia a pulegge espandibili che toroidali Il banco prova è costituito da: 1) belt box di costruzione Van Doorne (CVT) 2) motore elettrico asincrono trifase da 30kW (SIEMENS) 3) convertitore di frequenza (BERGES) 4) trasduttori di coppia e velocità angolare (TEKKAL) 5) trasduttori di pressione (TEKKAL) 6) freno elettromagnetico (MEROBEL) 7) banco idraulico di comando degli attuatori delle pulegge mobili che permette di ottenere una variazione del rapporto di trasmissione del CVT 8) sistema di acquisizione e analisi dei dati sperimentali. Nell'ambito della quarta linea di ricerca del secondo workpackage è stato sviluppato e testato un nuovo dispositivo hardware di inputoutput specifico per un ambiente di realtà virtuale chiamato SenStylus. Trattasi di una "penna" dotata di controlli analogici (due joystick e uno slider) in grado di produrre stimoli di tipo vibratorio(chiamato tecnicamente rumble feedback) opportunamente gestiti via software. Grazie al SenStylus è stato possibile migliorare l'interazione uomo macchina in ambiente virtuale, in quanto l'utilizzatore è in grado di fornire un input diverso dal semplice onoff dei bottoni del mouse, e il feedback vibratorio è stato usato per segnalare determinati eventi (come ad esempio la collisione con oggetti virtuali) o per tradurre grandezze di vario tipo in sensazioni tattili (come l'intensità di un campo magnetico o la velocità di un flusso fluidodinamico). Queste caratteristiche, unite alla assenza di cavi, alla speciale ergonomia e alla gestione contemporanea di sue sorgenti vibranti, non sono presenti sul mercato in alcun prodotto commerciale. È stato realizzato un prototipo funzionante della penna e il relativo software di gestione, opportunamente integrato al sistema di realtà virtuale del laboratorio di realtà virtuale.
Sintesi nuovi prodotti	NESSUNO
Nuovi disposititvi	NUOVO SOFTWARE Nell'ambito delle nove linee di ricerca del Centro sono stati sviluppati numerosi codici di calcolo, qui di seguito brevemente descritti. I WORKPACKAGE. I LINEA DI RICERCA. Codice di calcolo COGETN per la simulazione di flussi incomprimibili tridimensionali non stazionari per flussi in geometrie complesse. Per il trattamento della complessità geometrica è utilizzato il metodo dei contorni immersi che consente di mantenere l'accuratezza e l'efficienza dei metodi utilizzati su griglie regolari anche per flussi geometricamente complessi. Il codice prevede anche l'uso di modelli di turbolenza LES (modello dinamico) per flussi a numeri di Reynolds moderatamente elevati. Codice di calcolo BOUTN per la simulazione diretta della turbolenza convettiva (con l'approssimazione di Boussinesq) per flussi wall bounded in coordinate cilindriche. Il codice permette l'utilizzo di computer paralleli a memoria condivisa mediante direttive OpenMP. Anche in questo caso è possibile attivare una procedura di contorni immersi per simulare il trasferimento coniugato di calore con superfici non regolari (rugose, intagliate, etc.). Il codice permette inoltre di considerare le caratteristiche termiche (calore specifico, conducibilità termica, etc.) delle pareti per problemi di scambio termico in sistemi reali. Codice di calcolo IBRANS per la simulazione di flussi stazionari e non stazionari, tridimensionali e turbolenti con modellistica RANS per la turbolenza e contorni immersi per le geometrie complesse. Questo codice permette l'infittimento locale adativo della griglia nell'intorno del corpo mediante la tecnica delle griglie immerse. I codici COGETN ed IBRANS saranno integrati in un'unico software DIG-WIND-TUN, che costituirà una galleria del vento digitale per la simulazione di flussi da basso ad elevato numero di Reynolds passando per i tre approcci DNS, LES e RANS. II lLINEA DI RICERCA. Codice FS2DST - fluctuation splitting 2D steady. Il codice risolve le equazioni di Eulero o Navier-Stokes stazionarie in due dimensioni spaziali mediante una tecnica fluctuation splitting ibrida. Il codice verifica le condizioni di flusso in ogni singola cella di calcolo (triangolare) ed applica il metodo LDA nelle celle caratterizzate da flusso subsonico, il metodo PSI nelle celle caratterizzate da flusso supersonico, il metodo N (monotono e accuarato al primo ordine) nelle celle in cui è presente un urto con transizione flusso-supersonico/flusso-subsonico. Tale approccio garantisce la massima accuratezza possibile con una rappresentazione monotona degli urti. Codice FS2DUNSEU - Fluctuation splitting 2d usnsteady Euler. Il codice risolve le equazioni di Eulero non stazionarie in due dimensioni spaziali mediante una tecnica fluctuation splitting genuinamente multidimensionale. Il metodo numerico è basato su una formulazione innovativa della matrice di massa consistente che consente di ottenere elevata accuratezza nel tempo e nello spazio. Tale metodologia è stata accoppiata con una nuova tecnica di controllo degli estremi della soluzione che consente di ottenere soluzioni monotone in presenza di discontinuità fluidodinamiche. La metodologia numerica rappresenta lo stato dell'arte nell'ambito dei metodi numerici per la soluzione di flussi comprimibili. Codice MBPAR - multiblocco parallelo per le equazioni di Navier-Stokes. Il codice di calcolo è basato su una discretizzazione implicita con matrice di precondizionamento delle equazioni 3D di Navier-Stokes mediate alla Reynolds per flussi comprimibili, adatta per il calcolo di flussi in un ampio campo del numero di Mach, da regime incomprimibile a supersonico. Il solutore può gestire griglie multiblocco ed essere implementato su calcolatori paralleli utilizzando le librerie MPI. E' possibile utilizzare la tecnica dei contorni immersi che consente di evitare la generazione della griglia computazionale. Infine, esso è dotato di una moderna libreria di modelli di turbolenza e transizione.
Nuovo software	NUOVO SOFTWARE (CONTINUA) III LINEA DI RICERCA. Codice OPTIME - ottimizzazione gradient-based e sequenziale genetico/gradient-based per la progettazione fluidodinamica automatica. Il metodo genetico utilizza operatori di tipo standard, mentre le derivate vengono calcolate su griglie rade con la correzione dell’errore di troncamento relativo locale; il codice utilizza, inoltre, una tecnica di ottimizzazione progressiva, basata sull’idea di far convergere contemporaneamente la soluzione del flusso e l’ottimizzazione stessa; anche la griglia di calcolo viene progressivamente infittita: l’accuratezza della soluzione, e quindi delle derivate, aumenta man mano che ci si avvicina all’ottimo. Codice COMPMG (sviluppato dal responsabile della linea di ricerca, per ottenere la soluzione del campo fluidodinamico nel processo di ottimizzazione). Il codice multigrid, 2D per flussi comprimibili non viscosi, laminari e turbolenti, su griglie non strutturare triangolari, e 3D non viscoso su griglie non strutturare tetraedriche utilizza una estrapolazione di tipo MUSCL su griglie non strutturate triangolari(tetraedriche) cell-vertex e risolve il problema di Riemann mediante il metodo di Roe. I termini viscosi vengono discretizzati con un approccio ai volumi finiti, di tipo Galerkin. Il modello di turbolenza è il kappa-omega, analiticamente modificato in modo da eliminare tutte le singolarità. La tecnica multigrid è standard (FAS FMG). IV LINEA DI RICERCA. Codice 2DFLUCAS. Il codice consente l'analisi del flutter in schiere (cascades bidimensionali.Esso risolve le equazioni di Eulero o quelle di Navier-Stokes mediate alla Reynolds su griglie multi-blocco. Per le analisi condotte su un solo vano palare (IBPA=0°) si usano due griglie parzialmente sovrapposte, di cui una griglia fissa e l'altrache si muove solidalmente alla pala. Tale configurazione viene usata per ciascun vano palare anche nei i casi in cui IBPA risulta diverso da zero e le analisi vengono condotte su più vani palari. Il codice è in grado di stabilire la stabilità della configurazione di interazione tra flusso e schiera, mediante il calcolo del coefficiente di smorzamento. Codice 3DFLUCAS. Il codice consente l'analisi del flutter in schiere (cascades)tridimensionali. Esso risolve le equazioni di Eulero su griglie multi-blocco, usando un blocco per ogni vano palare e operando una ridistribuzione dei punti di griglia che preserva la qualità della griglia iniziale. Il codice è in grado di analizzare il caso di schiere rettilinee e anulari, fornendo il coefficiente di smorzamento per verificare la stabilità della configurazione analizzata. Codice 2DVORVE. Il codice risolve flussi viscosi incomprimibili sia stazionari che non stazionari. Il solutore è basato sulla formulazione velocità-vorticità delle equazioni di Navier-Stokes, utilizza griglie di calcolo multi-blocco ed impiega il protocollo MPI per l'utilizzo su calcolatori paralleli a memoria distribuita. II WORKPACKAGE. I lLINEA DI RICERCA. Codice 2D-RSC (2D - Rough Surfaces Contact). Il codice implementa un metodo diretto per determinare l'area e le pressioni di contatto fra superfici rugose 2D con sovrapposizione di soluzioni di distribuzioni triangolari periodiche autoequilibrate di pressione. Codice 2D-RSACM (2D - Rough Surfaces Asperity Contact Model). Il codice consente di modellare il cantatto fra superfici rugose trattando le asperità con un modello hertziano di interazione al primo ordine. Codice 2D-NLL (2D - Non Linear Layer). Il codice consente di risolvere il problema di contatto tra superfici rugose trattando la rugosità presente alle scale più piccole come uno strato elastico caratterizzato da un comportamento deformativo non lineare, ottenuto da soluzioni in cascata a partire da quella del profilo sinusoidale. La distribuzione delle pressioni che si ottiene è quella che si corrispondente alla media delle soluzioni, variando le fasi delle componenti alle scale più piccole.
Nuove tecnologie	NUOVO SOFTWARE (CONTINUA) II LINEA DI RICERCA. Codice TTC1D - Transient Thermoelastic Contact 1D. Il codice risolve l'equazione del calore 1D al transitorio con metodo esplicito e condizioni al contorno termomeccaniche accoppiate per un sistema di travi in contatto strisciante su una superficie piana. Il codice verifica lo stato del contatto per ogni singola trave e modifica automaticamente le condizioni al contorno a seconda che si verifichi o meno separazione all'interfaccia. Variando le condizioni iniziali è possibile constatare l'esistenza di soluzioni multiple per il sistema e controllarne la stabilità. Codice TDM - Thermomechanical Damage Maps. Il codice permette di valutare due parametri di danneggiamento termomeccanici (pressione massima all'interfaccia e massima quantità di calore introdotta nel materiale) per sistemi di frizione al variare dei parametri (accelerazione e velocità iniziali) che caratterizzano la legge d'innesto. Il codice calcola tali parametri e prevede attraverso l'esecuzione di una doppia integrazione numerica e consente anche di seguire l'evoluzione temporale dei campi di temperatura e pressione all'interfaccia di slittamento. Codice TIRF - Thermoelastic Intability Root Finder. Il codice permette di caratterizzare la stabilità delle soluzioni reali e complesse (e per quest'ultime eventualmente di seguirne il moto nel piano complesso) per un problema di contatto termoelastico con attrito e resistenza termica di contatto. Il codice fornisce direttamente i limiti di separazione tra il campo delle soluzioni stabili e quelle delle soluzioni instabili in funzione della velocità di slittamento e della caduta di temperatura all'interfaccia (causata dalla resistenza di contatto). III LINEA DI RICERCA. Codice TTDEHL - Toroidal Traction Drive Elasto-Hydrodynamic Lubrication. Il codice risolve il problema della lubrificazione Elasto- Idrodinamica nelle trasmissioni continue half- e full- toroidal. Il condice è in grado di calcolare la distribuzione delle presisoni e gli sforzi tangenziali a cui il traction oil è sottoposto (~2 GPa ), consente, fissata le geometria della trasmissione, di valutare la curva di risposta coppia-scorrimento del variatore e di calcolare il rendimento meccanico dello stesso. Codice TRCVT - Transient behaviour CVT. Il codice è ingrado di simulare il comportamento dei CVT a pulegge espandibili durante le fasi transitorie di variazione del rapporto di trasmissione. Esso calcola la distribuzione delle pressioni al contatto tra cinghia e pulegge e la coppia e potenza trasmissibile dal variatore in funzione dello scorrimento della cinghia. Codice APSL - Axial Pyston Slider Lubrication. Il codice risolve le equazioni di Reynolds mediante metodo ADI e permette di determinare il campo di moto e la distribuzione di pressione all'interfaccia tra i pattini striscianti (lubrificati) e piatto di una pompa a pistoni assiali. Calcola inoltre la relativa distribuzione di pressione e quindi l'azione di sostentamento del cuscinetto ibrido idrodinamico-idrostatico. Il codice è inoltre in grado di valutare in quali condizioni di funzionamento possono presentarsi fenomeni di cavitazione ed è in grado di suggerire possibili interventi per migliorare il rendimento volumetrico della macchina. Codice ACC - Adhesive Contact Code. Il codice risolve il problema elastico del contatto in presenza di forze di van der Waals di un corpo elastico di spessore finito o infinto a contatto con una superficie rugosa sviluppabile in serie di Fourier. Il codice risolve equazioni integrali di Fredholm di prima specie a nucleo logaritmico ed è in grado di determinare l'effettiva estensione dell'area di contatto, la distribuzione degli sforzi e la configurazione deformata del sistema. Esso è anche in grado di determinare le condizioni di instabilità che determinano un brusca variazione dello stato del sistema fino alla improvvisa separazione del blocco elastico dal substrato rigido.
Nuovi farmaci	NUOVO SOFTWARE (CONTINUA). IV LINEA DI RICERCA. Codice STUDIERSTUBE++. Il codice è la evoluzione presso il VR3LAb della libreria omonima di gestione del sistema di realtà virtuale (www.studierstube.org). La libreriaè stata estesa per utilizzo dei sistemi di inputoutput utilizzati nel laboratorio (ad esempio la SenStylus) e per il controllo delle vibrazioni, in quanto non presente nell'implementazione originaria. Questo lavoro è stato condotto in collaborazione con l'università di Vienna University of Technology, Institute for Software Technology and Interactive Systems. Codice SPACEDESIGN. Il codice è un sistema di modellazione 3D in ambiente virtuale basato sul kernel di modellazione ACIS (www. Spatial.com) e sulla libreria STUDIERSTUBE++. SPACEDESIGN è il software utilizzato per la ricerca e la sperimentazione di nuove interfacce CAD in realtà virtuale; è in grado di modellare solidi, superfici a forma libera e maglie di calcolo, utilizzando una interfaccia a 6 gradi di libertà e visualizzazione stereoscopica. Codice SPACEEXPERIMENT. Il software consente la sperimentazione sistematica dell'interazione in ambiente virtuale. Grazie ad una batteria di operazioni elementari, è possibile acquisire dati statistici sperimentali e valutare la efficacia di diverse soluzioni di interazione in maniera semi-automatica. V LINEA DI RICERCA. Con l'obiettivo di integrare codici di calcolo agli elementi finiti nel campo della simulazione delle lavorazioni per deformazione plastica con applicativi finalizzati, alla calibrazione dei modelli FE ed alla ottimizzazione dei parametri di processo, la linea di ricerca ha sviluppato diversi moduli software. Tra questi quelli basati sulla analisi inversa (che prevedono attraverso iterazioni integrate con il solutore FE, l’ottimizzazione di variabili con metodi gradient based ) sono stati utilizzati per la caratterizzazione del materiale. Quelli invece basati sul post-processing dei dati FE, sono stati utilizzati per stimare il danneggiamento nel materiale durante la deformazione o attraverso la costruzione di un Forming Limit Diagram oppure seguendo durante la simulazione, l’evoluzione di opportune variabili (non previste nel solutore FE), che esplicitano il danno introdotto nel materiale. Gli applicativi sono stati implementati all’interno del codice FE Abaqus; il loro funzionamento è stato verificato utilizzando prove sperimentali di formabilità della lamiera.
Manufatti e opere d'arte	NESSUNO
Altro	NESSUNO

nº	Tipologia	Oggetto

nº	Istituzione	Titolo Progetto	Durata (mesi)	Finanziamento (Euro)
1.	Ministero attività produttive (MAP)	Accordo MAP ICE CRUI, Progetto n. 6: Studio ed implementazione di tecnologie di produzione finalizzate al miglioramento della formabilità delle leghe di magnesio.	24	125000

nº	Istituzione	Titolo Progetto	Durata (mesi)	Finanziamento richiesto (Euro)
1.	CIRA (progetto ACADEMIA)	Modellistica della turbolenza in simulazioni con contorni immersi
2.	National Institute for Health (USA)	Heartt and lunginjury remodeling nanotechnology

Voci di Spesa	Spesa prevista (Euro)
Materiale inventariabile	100000
Materiale di consumo e funzionamento	30000
Computer	30000
Personale a contratto	210000
Missioni e Partecipazione/Organizzazione convegni	90000
Altri costi	30000
TOTALE	490000

Voci di Spesa	(dal sistema)		Spesa prevista III anno (in Lire)	Spesa effettuata III Anno (in Euro)	Descrizione della Spesa (elementi contabili a giustificazione) (max 4000 Car. per ogni voce)
	I anno (Lire)	II anno (Euro)
Materiale inventariabile	540.270.000  (279.026 Euro)	5.364	30.000.000  (15.494 Euro)	31.423	Nel primo anno sono state acquistate le attrezzature più rilevanti necessarie alle attività del Centro. Nel terzo anno si sono acquistate le attrezzature necessarie al consolidamento del Centro ed al suo funzionamento futuro. Cavi ottici per il collegamento in rete dei computer (609,60 €, mandato n. 2997 del 14/05/04). Gruppo di continuità per garantire il cluster di workstation contro i blackout (6180 €, mandato n. 6214 del 21/10/04). N. 2 switch per mini cluster (909,6 €, mandato n. 7406 del 29/10/04). N. 5 personal computer (7074 €, mandato n. 7404 del 29/10/04). N. 4 personal computer (9835,20 €, mandato n.7403 del 29/10/04). N. 3 server per minicluster (9530,40 €, mandato n.7407 del 29/10/04). Fotocamera digitale (598 €, mandato n.7401 del 29/10/04). Si fa osservare che i personal computer vengono utilizzati da dottorandi assegnisti ecc. oltre che da alcuni dei responsabili delle LR, per rimpiazzare quelli in dotazione divenuti obsoleti. Il totale ammonta a 37706,80 €. La differenza, rispetto al totale indicato di 31403 €, era stata rendicontata nel secondo anno, ma le relative fatture sono state pagate nel 2004.
Materiale di consumo e funzionamento	0	528	30.000.000  (15.494 Euro)	362	Toner per stampante (189,60 €, mandato n. 2994 del 14/05/04). Toner per stampante (172,80 €, mandato n. 4464 del 08/07/04).
Computer	35.410.506  (18.288 Euro)	12.698	60.000.000  (30.987 Euro)	13.429	Software MADYMO (2404,63 €, mandati n.2994 del 14/05/04 e n. 4464 del 17/09/04). Software ALTAIR (3060, mandato n. 4467 del 08/07/04). Software ABAQUS (6960 €, mandato n. 4465 del 08/07/04).
Personale a contratto	94.362.700  (48.734 Euro)	36.660	110.000.000  (56.810 Euro)	126.864	Cofinanziamento + riassegnazione con adeguamento due assegni di ricerca, dott Mitaritonna e Cappiello (25822,84 € + 14151,53 + [5140,54 +9125,48] €). Riassegnazione con adeguamento assegno di ricerca dott. Schirone (15660,84 €). Adeguamento assegni di ricerca dott. Rubino e Stringano, assegnati nel primo anno di attività (5560,92 € + 5569 €). Adeguamento assegno di ricerca dott. Dini (5140,54 €). Adeguamento assegno di ricerca dott Di Bello (9852,70 €). Contratto Co.Co.Co dott. Maffione (7044,59 €, mandato n. 5503 del 04/08/04). Contratto Co.Co.Co dott. Puca (5286,45 €, mandato n. 5504 del 04/08/04). Contratto prestazione occasionale dott. Gissi (2000 €, mandato n. 4471 del 09/07/04). Contratto prestazione occasionale dott. Damiani (5000 €, mandato n. 6628 del 12/10/04). Contratto prestazione occasionale dott.Cutrone (2000 €, mandato n. 7245 del 25/10/04). Contratto prestazione occasionale dott. d'Errico (1000 €, mandato n. 7244 del 25/10/04). Contratto prestazione occasionale dott. Fornarelli (2000 €, mandato n. 7243 del 25/10/04).
Missioni e Partecipazione/Organizzazione convegni	6.500.000  (3.357 Euro)	32.484	85.000.000  (43.899 Euro)	43.418	Iscrizione congresso dott. Carbone (290,86 €, mandato n. 5002 del 23/07/04). Iscrizione congresso prof. Pascazio (441,35 €, mandato n. 5003 del 23/07/04). Iscrizione congresso prof. Napolitano (400 €, mandato n. 4989 del 20/07/04. Missioni prof. Napolitano: (Campobasso 958,68 €, mandato n. 7205 del 21/10/04; Milano, 1261,03 €, mandato n. 7204 del 21/10/04; Campobasso, 282,66 €, mandato n. 7200 del 21/10/04; 342,72 €, mandato n. 7203 del 21/10/04; Genova, 1023,15 €, mandato n. 7201 del 21/10/04; Campobasso, 177,55 €, mandato n. 7201 del 21/10/04; 454,51 €, mandato n. 7207 del 21/10/04). Missioni prof. Ciavarella (Londra, 1117,92 € + 272,04 € [biglietto aereo], mandati n. 7287 del 26/10/04 e 6430 del 29/09/04; Long beach e La Jolla, 2247,57 € + 1068,28 [biglietto aereo] + 478,51 [iscrizione congresso], mandati n. 7828 del 07/11/04, 7827 del 03/11/04 e 7242 del 25/10/04). Missione prof. Catalano (Atene, 1140,65 € + 254,63 € [iscrizione congresso], mandati n. 5423 del 04/08/04 e 7413 del 29/10/04). Missione ing. Caramia, co-responsabile dei servizi di calcolo del Centro (Bologna per corso su calcolatori paralleli, 527,04 € + 500 € [iscrizione corso], mandati n. 5533 del 04/08/04 e 4463 del 08/07/04). Missione dott. Cappiello (Vienna, 1542,89 € + 77,82 € [iscrizione convegno ASME come dottorando], mandati n. 4351 del 28/10/04 e 5121 del 29/07/04). Missione dott. Palumbo (Columbus, 2910,07 € + 454,17 € [iscrizione congresso], mandati n. 7286 del 26/10/04 e 3630 del 03/06/04). Missione dott. Decuzzi (Udine, 378,81 € + 450 € [iscrizione convegnio], mandati n. 5532 del 04/08/04 e n. 4462 del 08/07/04). Missioni prof. Pascazio e De Palma (Helsinki, 1555,29 € + 1605,44 € + 963,39 € [due biglietti aerei], mandati n. 7254 e 7255 del 26/10/04 e 7241 del 25/10/04). Missioni De Palma (Toronto, 1984,94 € + 1054,67 € [biglietto aereo], mandati n. 7257 del 26/10/04 e 7241 del 25/10/04; Genova, 551,08 €, mandato n. 7202 del 21/10/04). Missione dott. Fiorentino (Mosca, 191,32 €, mandato n. 7269 del 26/10/04). Missione dott. Uva (Mosca, 2089,77 €, mandato n. 7269 del 26/10/04).
Altri costi	0	5.857	25.000.000  (12.911 Euro)	13.104	Potenziamento rete LAN (1200 €, trasferiti DIMeG) Montaggio gruppo di continuità, con adeguamento rete elettrica (504 €, mandato n. 6213 del 21/09/04); pagamento albergo visiting scientist della UC Davis, dott. Kreylos (784 €, mandato n. 6741 del 14/10/04). Compenso sig. Papagna per attività amministrativa del Centro (3981 €); Compenso prof. Pascazio per attività coordinamento come professore di prima fascia a tempo parziale (6635 €).
TOTALE	676.543.206  (349.405 Euro)	93.591	340.000.000  (175.595 Euro)	228.600

Firma del Proponente principale .................................... Firma del Magnifico Rettore ...............................................

Data 20/11/2004 16:43