Titolo del Progetto di Ricerca

Studio del processo di combustione in un motore di tipo Shock-Induced Combustion Ramjet (SHCRAMjet).

Study of the combustion process in a Shock-Induced Combustion Ramjet engine (SHCRAMjet).

Descrizione sintetica dei contenuti

Il progetto si propone di sviluppare un codice di calcolo accurato ed efficiente per l’analisi del flusso in motori SCRAMjet per il volo ipersonico. In tali motori, geometricamente molto semplici poiché caratterizzati dall’assenza di parti in movimento, il processo di combustione avviene in regime supersonico, condizione che renda critica sia la fase di accensione sia la stabilizzazione della combustione. 

Lo sviluppo del codice di calcolo consentirà di condurre uno studio numerico dei molti fenomeni fisici presenti in questo tipo di motore, al fine di approfondire i meccanismi fisici che inibiscono l’accensione della miscela e determinano la formazione dell’instabilità e quindi di proporre e analizzare soluzioni praticabili per superare tali criticità e consentire un efficiente funzionamento del motore.

L’attività di ricerca si svilupperà pertanto perseguendo i seguenti obiettivi: 1) sviluppo di un codice di calcolo con uno schema numerico ad elevata accuratezza nello spazio e nel tempo per la simulazione di flussi reagenti ad alto numero di Mach; il codice di calcolo dovrà fare uso dei protocolli per il calcolo parallelo ad alte prestazioni su CPU e GPU; 2) studio numerico del flusso turbolento di una miscela di aria e idrogeno; grazie all'elevata efficienza computazionale del codice di calcolo sviluppato si potrà affrontare la simulazione diretta dei fenomeni fisici coinvolti in questo flusso; 3) sviluppo di modelli di ordine ridotto per flussi reagenti ad alto numero di Mach; i risultati delle simulazioni verranno utilizzati per la formulazione e la validazione di modelli ridotti che, necessitando di risorse di calcolo contenute, potranno essere adoperati per calcoli ingegneristici in geometrie complesse.

The project aims to develop an accurate and efficient simulation tool for the analysis of the reactive flow in SCRAMjet engines employed in hypersonic flight. In such engines, that are geometrically very simple being characterized by the absence of moving parts, the combustion process takes place in supersonic regime, a condition that makes critical both ignition and combustion stabilization.

The development of the simulation tool will allow one to perform a numerical study of the many physical phenomena present in this type of engine, in order to deepen the physical mechanisms that inhibit the ignition of the mixture and that lead to instability and then to propose and analyze viable solutions to overcome these critical issues and allow for an efficient engine operation.

The research activity will be developed pursuing the following objectives: 1) development of a simulation tool employing a numerical scheme with high order of accuracy in space and time for the solution of high Mach number reactive flows; the code must make use of the protocols for high-performance computing on CPU and GPU; 2) numerical study of the turbulent flow of a mixture of air and hydrogen; thanks to the high computational efficiency of the developed code, the direct simulation of the physical phenomena involved in this flow will be carried out; 3) development of reduced order models for high Mach number reactive flows; the results of the detailed  simulations of the previous step will be used for the formulation and validation of reduced models which, requiring limited computing resources, can be used for engineering calculations in complex geometries.

Campo principale di ricerca

Fluidodinamica

Fluid dynamics

Sotto-campo di ricerca

Combustione supersonica

Supersonic combustion

Eventuale impegno didattico

Fluidodinamica

Fluid dynamics

Competenze richieste

Flussi comprimibili e supersonici, flussi reagenti, schemi numerici ad elevato ordine di accuratezza, calcolo parallelo ad alte prestazioni.

Compressible and supersonic flows, reactive flows, high-order accurate numerical schemes, high performance computing.

Esperienze di ricerca richieste

Documentata esperienza di ricerca e produzione scientifica nell’ambito della modellistica e simulazione di flussi comprimibili e combustione supersonica, unitamente a comprovata esperienza nel calcolo parallelo a elevate prestazioni.

Documented research experience and scientific production in the field of modelling and simulation of compressible flows and supersonic combustion, together with proven experience in high performance parallel computing.

Lingua richiesta

Inglese

English

Numero massimo di pubblicazioni presentate dai candidati ai fini della valutazione

12 (dodici)

12 (twelve)

Competenze informatiche richieste

Ottima conoscenza dei linguaggi di programmazione  Fortran, C, C++ e dei protocolli per il calcolo parallelo su CPU e GPU.

Excellent knowledge and expertise of the programming languages Fortran, C, C++ and of the parallel computing protocols using CPUs and GPUs.

Diritti e doveri

Come previsto dalle vigenti disposizioni di legge in materia di stato giuridico dei ricercatori universitari a tempo indeterminato, per quanto compatibili, dal Contratto individuale di lavoro e dai vigenti Statuto e Codice di comportamento di questo Politecnico di Bari.

Il ricercatore è tenuto a svolgere la propria attività nel rispetto delle indicazioni contenute nell’Atto Unilaterale d’Obbligo per la realizzazione del Programma Regionale “Research for Innovation – REFIN” POR PUGLIA FESR-FSE 2014/2020 e, in particolare, nella scheda contenuta nell’Allegato 1 al predetto Atto, riferita alla presente procedura di reclutamento e disponibile sul portale www.poliba.it di questo Ateneo.