Analysis of the main phenomena affecting solid rocket motors internal ballistics

In solid rocket motors, the absence of combustion controllability and the large amount of financial resources involved in full-scale firing tests, increase the importance of numerical simulations in order to asses stringent mission thrust requirements and evaluate the influence of thrust chamber phenomena affecting the grain combustion. Among those phenomena, grain local defects (propellant casting inclusions and debondings), combustion heat accumulation involving pressure peaks (Friedman Curl effect), and case-insulating thermal protection material ablation affect thrust prediction in terms of not negligible deviations with respect to the nominal expected trace. Most of the recent models have proposed a simplified treatment to the problem using empirical corrective functions, with the disadvantages of not fully understanding the physical dynamics and thus of not obtaining predictive results for different configurations of solid rocket motors in a boundary conditions-varied scenario. This work is aimed to introduce different mathematical approaches to model, analyze, and predict the abovementioned phenomena, presenting a detailed physical interpretation based on existing SRMs configurations. Internal ballistics predictions are obtained with an in-house simulation software, where the adoption of a dynamic three-dimensional triangular mesh together with advanced computer graphics methods, allows the previous target to be reached. Numerical procedures are explained in detail. Simulation results are carried out and discussed based on experimental data.

Applicazioni tecnologiche e nuovi metodi di valutazione della performance negli sport acquatici

Nello sport di alto livello l’uso della tecnologia ha raggiunto un ruolo di notevole importanza per l’analisi e la valutazione della prestazione. Negli ultimi anni sono emerse nuove tecnologie e sono migliorate quelle pre-esistenti (i.e. accelerometri, giroscopi e software per l’analisi video) in termini di campionamento, acquisizione dati, dimensione dei sensori che ha permesso la loro “indossabilità” e l’inserimento degli stessi all’interno degli attrezzi sportivi. La tecnologia è sempre stata al servizio degli atleti come strumento di supporto per raggiungere l’apice dei risultati sportivi. Per questo motivo la valutazione funzionale dell’atleta associata all’uso di tecnologie si pone lo scopo di valutare i miglioramenti degli atleti misurando la condizione fisica e/o la competenza tecnica di una determinata disciplina sportiva. L’obiettivo di questa tesi è studiare l’utilizzo delle applicazioni tecnologiche e individuare nuovi metodi di valutazione della performance in alcuni sport acquatici. La prima parte (capitoli 1-5), si concentra sulla tecnologia prototipale chiamata E-kayak e le varie applicazioni nel kayak di velocità. In questi lavori è stata verificata l’attendibilità dei dati forniti dal sistema E-kayak con i sistemi presenti in letteratura. Inoltre, sono stati indagati nuovi parametri utili a comprendere il modello di prestazione del paddler. La seconda parte (capitolo 6), si riferisce all’analisi cinematica della spinta verticale del pallanuotista, attraverso l’utilizzo della video analisi 2D, per l’individuazione delle relazioni Forza-velocità e Potenza-velocità direttamente in acqua. Questo studio pilota, potrà fornire indicazioni utili al monitoraggio e condizionamento di forza e potenza da svolgere direttamente in acqua. Infine la terza parte (capitoli 7-8), si focalizza sull’individuazione della sequenza di Fibonacci (sequenza divina) nel nuoto a stile libero e a farfalla. I risultati di questi studi suggeriscono che il ritmo di nuotata tenuto durante le medie/lunghe distanze gioca un ruolo chiave. Inoltre, il livello di autosomiglianza (self-similarity) aumenta con la tecnica del nuoto.

Dalla continuita' alle transizioni: una ricerca-formazione nei servizi 0-6

Il progetto di ricerca relativo a questa tesi prende le mosse dalla più recente normativa italiana (l. 107/15; d.l. 65/2017) ed europea (EU Council Recommendation on high quality ECEC systems, 2019) e dalla riflessione teorica ad essa collegata in relazione all’istituzione e al riconoscimento del Sistema Integrato 0-6. La ricerca, metodologicamente impostata come ricerca-formazione, si è posta come obiettivo la definizione di categorie di analisi connesse a temi educativi e didattici emergenti nelle sperimentazioni di percorsi 0-6, e alla loro declinazione per fini formativi. La cornice teorica di riferimento è stata identificata nella riflessione sul concetto di continuità, con particolare riferimento alle declinazioni di curricolo verticale (Venturelli & Cigala, 2017; Cerini et al., 2019) e curricolo implicito (Gariboldi, 2007; Prott & Pressing, 2007). Si è giunti, grazie ai risultati di ricerca, a proporre una riflessione rispetto all’operalizzazione del costrutto di continuità nell’ambito del sistema integrato 0-6, fino ad arrivare a definire il suo progressivo superamento all’interno di percorsi di progettazione che caratterizzano le sperimentazioni in corso di attuazione all’interno di Poli 0-6, attraverso la definizione del tema delle transizioni. Tale tema, emerso durante la ricerca, come cornice di riferimento tra i temi caratteristici lo 0-6 potrebbe, infatti, andare ad affiancare la riflessione sul tema della continuità, portando a risignificare la declinazione pratica dello stesso. Dentro un approccio qualitativo più ampio, la ricerca-formazione è stata eletta come cornice metodologica di riferimento per questa ricerca, coniugando alcuni strumenti propri della stessa (identificazione degli obiettivi specifici, co-costruzione dei dati e analisi congiunta insieme ai soggetti coinvolti, focus group sul materiale raccolto) con alcuni strumenti di raccolta dati della ricerca etnografica (osservazioni, interviste semi-strutturate). La scelta di queste strategie metodologiche ha avuto sempre come obiettivo quello di sostenere la riflessività del gruppo di lavoro, rendendo continuamente espliciti i nessi tra teorie e prassi.

Processi e pratiche di Innovazione Responsabile: il ruolo dell' Advanced Design nella trasformazione collaborativa dei territori

La ricerca indaga il rapporto tra Design e Innovazione Responsabile calandolo all’interno della relazione tra territorio e pratiche collaborative guidate dal design, ma anche legate al patrimonio culturale immateriale e a un sistema di conoscenza a quintupla elica. La necessità emergente di cura del futuro porta a rivedere il contesto del territorio come campo strumentale per la trasformazione degli individui e della comunità e a domandarsi in che modo il design possa supportare questo cambiamento, abilitando la produzione di conoscenza collaborativa. La ricerca parte dal dimostrare come il modello di innovazione recentemente proposto dalla Comunità Europea attraverso il concetto di Responsible Research Innovation (RRI), poi ripreso nella nozione di Responsible Innovation (RI), sia un campo aperto e responsivo: se integrato con altre discipline, in particolare con il design, può supportare lo sviluppo di processi, politiche, prodotti, servizi e comportamenti che rispettino la relazione tra società, ambiente, identità individuale e collettiva e i ritmi ad essi connessi. Partendo dal contesto sopra descritto, ci si chiede come il design e il designer possano integrare le dimensioni RI nei processi di progettazione, per innovare in modo collaborativo i territori. Si individua quindi nell’Advanced Design la metodologia che, grazie alla sua natura anticipatrice, collaborativa, trasformativa, riesce a coniugarsi virtuosamente con l’approccio RI e supportare il cambiamento in atto. L’intersezione di questi elementi porta alla creazione del Modello Advanced Design per/con l’Innovazione Responsabile (ADIR): un sistema multidimensionale per gruppi di innovazione (quintupla elica) che hanno l’obiettivo di rigenerare in modo collaborativo e inclusivo i territori. L’esperienza sul campo ha confermato come la struttura del modello, formata da un corpus di semi-lavorati, permetta di creare un proprio ritmo, una compenetrazione tra azioni e forme progettuali volti a mantenere il senso di comunità e il coinvolgimento degli attori, a creare relazioni, a sviluppare una trasformazione continua.

Development of numerical tools for the simulation, design and optimization of a Helicon Plasma Thruster

This work thesis focuses on the Helicon Plasma Thruster (HPT) as a candidate for generating thrust for small satellites and CubeSats. Two main topics are addressed: the development of a Global Model (GM) and a 3D self-consistent numerical tool. The GM is suitable for preliminary analysis of HPTs with noble gases such as argon, neon, krypton, and xenon, and alternative propellants such as air and iodine. A lumping methodology is developed to reduce the computational cost when modelling the excited species in the plasma chemistry. A 3D self-consistent numerical tool is also developed that can treat discharges with a generic 3D geometry and model the actual plasma-antenna coupling. The tool consists of two main modules, an EM module and a FLUID module, which run iteratively until a steady state solution is converged. A third module is available for solving the plume with a simplified semi-analytical approach, a PIC code, or directly by integration of the fluid equations. Results obtained from both the numerical tools are benchmarked against experimental measures of HPTs or Helicon reactors, obtaining very good qualitative agreement with the experimental trend for what concerns the GM, and an excellent agreement of the physical trends predicted against the measured data for the 3D numerical strategy.

Oltre il ghetto. Dinamiche residenziali e traiettorie migranti a Bologna

La tesi intende contribuire a livello teorico ed empirico al dibattito in tema di segregazione residenziale su base etnica. Negli ultimi anni, infatti, si stanno sviluppando studi e ricerche che mirano a (ri)definire la categoria di segregazione residenziale e le forme che essa può assumere a livello urbano (micro-segregazione, interstizio, segregazione verticale) proprio a partire dall’analisi delle caratteristiche del contesto Mediterraneo o dell’Europa del Sud. In questo quadro, il disegno di ricerca si articola a partire dal caso studio di Bologna e analizza la distribuzione residenziale della popolazione residente straniera in prospettiva diacronica, utilizzando strumenti di analisi georeferenziata e considerando diverse variabili (nazionalità, genere, status-socioeconomico). L’analisi quantitativa viene integrata da una seconda parte, che si compone di 20 interviste biografiche di tipo recall, che ricostruisce le traiettorie abitative di migranti residenti nella Città Metropolitana di Bologna, al fine di comprendere le modalità in cui le dinamiche strutturali che investono l’housing system si concretizzino nelle storie di vita di persone migranti. Dall’analisi emerge che la popolazione residente straniera è investita da un processo di periferizzazione che si manifesta a livello spaziale-territoriale e nei percorsi di vita. Adottandone una definizione estensiva, la categoria di periferizzazione individua una specifica forma di segregazione residenziale che non denota solo un processo di mobilità territoriale ma anche un più ampio e articolato “modo di abitare” di chi sta ai margini.