Metodi di ottimizzazione morfologica nel progetto preliminare di propulsori aeronautici avanzati

The aim of this Doctoral Thesis is to develop a genetic algorithm based optimization methods to find the best conceptual design architecture of an aero-piston-engine, for given design specifications. Nowadays, the conceptual design of turbine airplanes starts with the aircraft specifications, then the most suited turbofan or turbo propeller for the specific application is chosen. In the aeronautical piston engines field, which has been dormant for several decades, as interest shifted towards turboaircraft, new materials with increased performance and properties have opened new possibilities for development. Moreover, the engine’s modularity given by the cylinder unit, makes it possible to design a specific engine for a given application. In many real engineering problems the amount of design variables may be very high, characterized by several non-linearities needed to describe the behaviour of the phenomena. In this case the objective function has many local extremes, but the designer is usually interested in the global one. The stochastic and the evolutionary optimization techniques, such as the genetic algorithms method, may offer reliable solutions to the design problems, within acceptable computational time. The optimization algorithm developed here can be employed in the first phase of the preliminary project of an aeronautical piston engine design. It’s a mono-objective genetic algorithm, which, starting from the given design specifications, finds the engine propulsive system configuration which possesses minimum mass while satisfying the geometrical, structural and performance constraints. The algorithm reads the project specifications as input data, namely the maximum values of crankshaft and propeller shaft speed and the maximal pressure value in the combustion chamber. The design variables bounds, that describe the solution domain from the geometrical point of view, are introduced too. In the Matlab® Optimization environment the objective function to be minimized is defined as the sum of the masses of the engine propulsive components. Each individual that is generated by the genetic algorithm is the assembly of the flywheel, the vibration damper and so many pistons, connecting rods, cranks, as the number of the cylinders. The fitness is evaluated for each individual of the population, then the rules of the genetic operators are applied, such as reproduction, mutation, selection, crossover. In the reproduction step the elitist method is applied, in order to save the fittest individuals from a contingent mutation and recombination disruption, making it undamaged survive until the next generation. Finally, as the best individual is found, the optimal dimensions values of the components are saved to an Excel® file, in order to build a CAD-automatic-3D-model for each component of the propulsive system, having a direct pre-visualization of the final product, still in the engine’s preliminary project design phase. With the purpose of showing the performance of the algorithm and validating this optimization method, an actual engine is taken, as a case study: it’s the 1900 JTD Fiat Avio, 4 cylinders, 4T, Diesel. Many verifications are made on the mechanical components of the engine, in order to test their feasibility and to decide their survival through generations. A system of inequalities is used to describe the non-linear relations between the design variables, and is used for components checking for static and dynamic loads configurations. The design variables geometrical boundaries are taken from actual engines data and similar design cases. Among the many simulations run for algorithm testing, twelve of them have been chosen as representative of the distribution of the individuals. Then, as an example, for each simulation, the corresponding 3D models of the crankshaft and the connecting rod, have been automatically built. In spite of morphological differences among the component the mass is almost the same. The results show a significant mass reduction (almost 20% for the crankshaft) in comparison to the original configuration, and an acceptable robustness of the method have been shown. The algorithm here developed is shown to be a valid method for an aeronautical-piston-engine preliminary project design optimization. In particular the procedure is able to analyze quite a wide range of design solutions, rejecting the ones that cannot fulfill the feasibility design specifications. This optimization algorithm could increase the aeronautical-piston-engine development, speeding up the production rate and joining modern computation performances and technological awareness to the long lasting traditional design experiences.

Il linguaggio degli ambienti virtuali culturali: comunicare la storia di Bologna attraverso il progetto Nu.M.E.

The contemporary media landscape is characterized by the emergence of hybrid forms of digital communication that contribute to the ongoing redefinition of our societies cultural context. An incontrovertible consequence of this phenomenon is the new public dimension that characterizes the transmission of historical knowledge in the twenty-first century. Awareness of this new epistemic scenario has led us to reflect on the following methodological questions: what strategies should be created to establish a communication system, based on new technology, that is scientifically rigorous, but at the same time engaging for the visitors of museums and Internet users? How does a comparative analysis of ancient documentary sources form a solid base of information for the virtual reconstruction of thirteenth century Bologna in the Metaverse? What benefits can the phenomenon of cross-mediality give to the virtual heritage? The implementation of a new version of the Nu.M.E. project allowed for answering many of these instances. The investigation carried out between 2008 and 2010 has shown that, indeed, real-time 3D graphics and collaborative virtual environments can be feasible tools for representing philologically the urban medieval landscape and for communicating properly validated historical data to the general public. This research is focused on the study and implementation of a pipeline that permits mass communication of historical information about an area of vital importance in late medieval Bologna: Piazza di Porta Ravegnana. The originality of the developed project is not limited solely to the methodological dimension of historical research. Adopted technological perspective is an excellent example of innovation that digital technologies can bring to the cultural heritage. The main result of this research is the creation of Nu.ME 2010, a cross-media system of 3D real-time visualization based on some of the most advanced free software and open source technologies available today free of charge.

La professione docente tra rappresentazioni e progetto formativo. Un'analisi pedagogica della competenza degli insegnanti secondari

This thesis deals with the professional characteristics of secondary school teachers, with particular regard to their competence and their education. The topic will be approached starting from the characteristics and trasnformations social research has identified concerning Italian teachers, focusing on secondary teacher training. After a brief look at Europe, the attention will be directed to Italy, with particular regard to the Postgraduate Schools of Specialisation for Secondary School Teachers (SSIS); hence the need for an analysis that focuses on teaching per se and its concrete pratice. For its nature to be fully grasped, teaching must be reconsidered as an independent object of study, a performance in which competence manifests itself and a form of action involving a set of tacit and personal knowledge. A further perspective opens up for analysis, according to which the professional characteristics of teachers are the result of an education in which the whole history of the subject is involved, in its educative, formative, professional and personal aspects. The teaching profession is imbued with implicit meanings which are inaccessible to conscience but orient action and affect the interpretation of experience. Through the analysis of three different empirical data sets, collected among teachers-in-training and teachers qualified at SSIS, I will try to investigate the actual existence, the nature and the features of such implicit knowledge. It appears necessary to put the claims of process-product approaches back in their right perspective, to the benefit of a holistic conception of teaching competence. The teacher is, at the same time, “he who is teaching” and offers a concrete receiver the fruit of an endless work of study, reflection, practice and self-update. To understand this process will mean to penetrate more and more deeply into the core of teaching and teaching competence , a competence that in some respects “is” always “that” teacher, with his or her own story, implicit knowledge and representations.

Studio dei raggi cosmici di altissima energia con il progetto EEE

Lo scopo del Progetto Extreme Energy Events (EEE) e` di studiare raggi cosmici di energia estrema, eventi molto rari ma ricchi di informazioni. La grande difficolta` nell'affrontare la fisica dei raggi cosmici di altissima energia risiede nel flusso estremamente basso con cui tali particelle giungono sulla terra. Si utilizzano infatti reti molto estese di rivelatori: le informazioni che si possono ricavare derivano dalla rivelazione delle particelle secondarie prodotte nello sviluppo di sciami estesi di raggi cosmici primari che interagiscono con l'atmosfera terrestre. Il Progetto EEE prevede di dislocare su tutto il territorio italiano un array di telescopi (costituiti da Multi Gap Resistive Plate Chambers) per raggi cosmici secondari. Il lavoro presentato riguarda la simulazione Monte Carlo degli sciami e lo studio delle loro caratteristiche, la simulazione delle prestazioni di griglie di rivelazione differenti ed infine l'analisi dei primi dati raccolti nei telescopi di Bologna, con il conseguente confronto con la simulazione.

Il "Progetto Bagnacavallo": prevalenza dell'ipertransaminasemia e NAFLD nella popolazione generale

Nel corso degli ultimi due decenni in particolare si è andata evidenziando a livello epatologico una entità definita oggi Non-alcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD) che si è andata ad affiancare alle cause in precedenza conosciute, fino a risultare, attraverso il succedersi di riscontri scientifici, la causa prevalente di epatopatia, in particolare nei paesi occidentali e industrializzati. Negli stessi anni un'altra problematica clinica complessa che va sotto il nome di Sindrome Metabolica si è andata via via delineando attraverso le sue molteplici correlazioni con quelle che sono le cause di morbidità e mortalità prevalenti nella nostra realtà, dal diabete alla patologia cardiovascolare e non ultima alla NAFLD stessa. Scopo dello Studio in oggetto a questa tesi era proprio di rivalutare nel territorio italiano la prevalenza di epatopatia in particolare correlabile alla NAFLD e la sua associazione con la Sindrome Metabolica.

Co-simulazione e co-progetto non lineare/elettromagnetico di sistemi wireless non convenzionali

L’attività di ricerca contenuta in questa tesi si è concentrata nello sviluppo e nell’implementazione di tecniche per la co-simulazione e il co-progetto non lineare/elettromagnetico di sistemi wireless non convenzionali. Questo lavoro presenta un metodo rigoroso per considerare le interazioni tra due sistemi posti sia in condizioni di campo vicino che in condizioni di campo lontano. In sostanza, gli effetti del sistema trasmittente sono rappresentati da un generatore equivalente di Norton posto in parallelo all’antenna del sistema ricevente, calcolato per mezzo del teorema di reciprocità e del teorema di equivalenza. La correttezza del metodo è stata verificata per mezzo di simulazioni e misure, concordi tra loro. La stessa teoria, ampliata con l’introduzione degli effetti di scattering, è stata usata per valutare una condizione analoga, dove l’elemento trasmittente coincide con quello ricevente (DIE) contenuto all’interno di una struttura metallica (package). I risultati sono stati confrontati con i medesimi ottenibili tramite tecniche FEM e FDTD/FIT, che richiedono tempi di simulazione maggiori di un ordine di grandezza. Grazie ai metodi di co-simulazione non lineari/EM sopra esposti, è stato progettato e verificato un sistema di localizzazione e identificazione di oggetti taggati posti in ambiente indoor. Questo è stato ottenuto dotando il sistema di lettura, denominato RID (Remotely Identify and Detect), di funzioni di scansione angolare e della tecnica di RADAR mono-pulse. Il sistema sperimentale, creato con dispositivi low cost, opera a 2.5 GHz ed ha le dimensioni paragonabili ad un normale PDA. E’ stato sperimentata la capacità del RID di localizzare, in scenari indoor, oggetti statici e in movimento.

Ignazio Gardella, metodo e linguaggio nel progetto della residenza

La ricerca inquadra all’interno dell’opera dell’autore, lo specifico tema della residenza. Esso costituisce il campo di applicazione del progetto di architettura, in cui più efficacemente ricercare i tratti caratteristici del metodo progettuale dell’architetto, chiave di lettura dello studio proposto. Il processo che giunge alla costituzione materiale dell’architettura, viene considerato nelle fasi in cui è scomposto, negli strumenti che adotta, negli obbiettivi che si pone, nel rapporto con i sistemi produttivi, per come affronta il tema della forma e del programma e confrontato con la vasta letteratura presente nel pensiero di alcuni autori vicini a Ignazio Gardella. Si definiscono in tal modo i tratti di una metodologia fortemente connotata dal realismo, che rende coerente una ricerca empirica e razionale, legata ad un’idea di architettura classica, di matrice illuministica e attenta alle istanze della modernità, all’interno della quale si realizza l’eteronomia linguistica che caratterizza uno dei tratti caratteristici delle architetture di Ignazio Gardella; aspetto più volte interpretato come appartenenza ai movimenti del novecento, che intersecano costantemente la lunga carriera dell’architetto. L’analisi dell’opera della residenza è condotta non per casi esemplari, ma sulla totalità dei progetti che si avvale anche di contributi inediti. Essa è intesa come percorso di ricerca personale sui processi compositivi e sull’uso del linguaggio e permette un riposizionamento della figura di Gardella, in relazione al farsi dell’architettura, della sua realizzazione e non alla volontà di assecondare stili o norme a-priori. E’ la dimensione pratica, del mestiere, quella che meglio si presta all’interpretazione dei progetti di Gardella. Le residenze dell’architetto si mostrano per la capacità di adattarsi ai vincoli del luogo, del committente, della tecnologia, attraverso la re-interpretazione formale e il trasferimento da un tema all’altro, degli elementi essenziali che mostrano attraverso la loro immagine, una precisa idea di casa e di architettura, non autoriale, ma riconoscibile e a-temporale.

La sostenibilità ambientale dal Progetto Edilizio al Piano Urbano: L'integrazione della variabile energetica nella pianificazione del territorio

La questione energetica ha assunto, negli ultimi anni, un ruolo centrale nel dibattito mondiale in relazione a quattro fattori principali: la non riproducibilità delle risorse naturali, l’aumento esponenziale dei consumi, gli interessi economici e la salvaguardia dell'equilibrio ambientale e climatico del nostro Pianeta. E’ necessario, dunque, cambiare il modello di produzione e consumo dell’energia soprattutto nelle città, dove si ha la massima concentrazione dei consumi energetici. Per queste ragioni, il ricorso alle Fonti Energetiche Rinnovabili (FER) si configura ormai come una misura necessaria, opportuna ed urgente anche nella pianificazione urbanistica. Per migliorare la prestazione energetica complessiva del sistema città bisogna implementare politiche di governo delle trasformazioni che escano da una logica operativa “edificio-centrica” e ricomprendano, oltre al singolo manufatto, le aggregazioni di manufatti e le loro relazioni/ interazioni in termini di input e output materico-energetiche. La sostituzione generalizzata del patrimonio edilizio esistente con nuovi edifici iper-tecnologici, è improponibile. In che modo quindi, è possibile ridefinire la normativa e la prassi urbanistica per generare tessuti edilizi energeticamente efficienti? La presente ricerca propone l’integrazione tra la nascente pianificazione energetica del territorio e le più consolidate norme urbanistiche, nella generazione di tessuti urbani “energy saving” che aggiungano alle prestazioni energetico-ambientali dei singoli manufatti quelle del contesto, in un bilancio energetico complessivo. Questo studio, dopo aver descritto e confrontato le principali FER oggi disponibili, suggerisce una metodologia per una valutazione preliminare del mix di tecnologie e di FER più adatto per ciascun sito configurato come “distretto energetico”. I risultati di tale processo forniscono gli elementi basilari per predisporre le azioni necessarie all’integrazione della materia energetica nei Piani Urbanistici attraverso l’applicazione dei principi della perequazione nella definizione di requisiti prestazionali alla scala insediativa, indispensabili per un corretto passaggio alla progettazione degli “oggetti” e dei “sistemi” urbani.

Progettualità e interventi educativi nella dislessia. Il progetto ProDSA e le prospettive future di ricerca.

Il presente lavoro è strutturato in quattro parti analizzando e comparando le pubblicazioni del settore scientifico italiano, anglofono e tedesco di riferimento. Nel primo capitolo della tesi viene proposta una riflessione sulle parole che ruotano attorno al tema dei DSA e della disabilità. Nel secondo capitolo vengono presentati, a partire dalla letteratura scientifica di riferimento, gli indicatori di rischio che segnalano possibili disturbi specifici di apprendimento e le caratteristiche di apprendimento dei DSA mettendo in luce potenzialità e talenti spesso intrinseci. Nel terzo capitolo viene vagliata la normativa di riferimento, in particolare la recente Legge 170/2010 e le relative Linee Guida. Nel quarto capitolo, partendo dal tema della diffusione delle tecnologie dell’informazione e della comunicazione (da ora in poi TIC) nel mondo della scuola, sono ampiamente trattati i principali strumenti compensativi (sintesi vocale, libri digitali, mappe concettuali, Lavagna Interattiva Multimediale) e le misure dispensative adottabili. Nel quinto capitolo viene analizzato in tutte le sue parti il Piano Didattico Personalizzato (da ora in poi PDP) e viene proposto un possibile modello di PDP pubblicato sul sito dell'Ufficio per l’Ambito Territoriale di Bologna. Nel sesto capitolo della tesi viene presentato il Progetto Regionale ProDSA. Il Progetto, rivolto a studenti, con diagnosi di DSA, delle scuole secondarie di primo grado e del primo biennio delle secondarie di secondo grado dell’Emilia-Romagna, ha visto, grazie a un finanziamento della Regione, la consegna in comodato d'uso gratuito di tecnologie compensative agli alunni che hanno aderito. La sezione empirica del presente lavoro indaga l’uso reale che è stato fatto degli strumenti proposti in comodato d’uso e le motivazioni legate alla scelta di non utilizzarli in classe. Nel settimo capitolo vengono proposti strumenti progettati per rispondere concretamente alle criticità emerse dall'analisi dei dati e per sensibilizzare il mondo della scuola sulle caratteristiche dei DSA.

Conservare la cultura, creare una storia. Tradizione e genere nella musica di villaggio dei Banyoro e dei Batooro dell’Uganda.

La dissertazione si articola attorno all’idea di tradizione e alla concettualizzazione di genere nella musica di villaggio dei Banyoro e dei Batooro dell’Uganda occidentale. Il lavoro si sviluppa nel complesso in tre parti principali. Nella prima si presentano le trasformazioni storiche intervenute nelle relazioni di genere dal periodo precoloniale al presente e si introduce la musica di villaggio delle popolazioni considerate, ponendola a confronto con la musica di corte e con quella religiosa. La seconda sezione è dedicata allo studio dei repertori vocali e di danza di villaggio, a partire dalla documentazione realizzata con informatori anziani: di queste musiche sono considerate le caratteristiche stilistiche ed è condotta un’analisi che mira a mettere in luce le idee di genere trasmesse attraverso questi repertori. L’ultima parte del lavoro prende in considerazione le trasformazioni intervenute nel panorama musicale ugandese nell’ultimo secolo, a partire dall’influenza di musiche esterne, dall’insegnamento della musica tradizionale nelle scuole e dall’istituzione di festival scolastici e di gruppi folklorici: diverse performance attuali di canti e di danza sotto sottoposte a studio analitico. Nel complesso, si rileva una generale rifunzionalizzazione di musiche e idee di genere che si rifanno al passato, ma hanno valore soprattutto per il recupero della cultura locale nel presente,connotato dal contesto multiculturale dell’Uganda contemporanea e dalle politiche, promosse dal Governo, che favoriscono l’emancipazione femminile.

Dal repertorio al database: il progetto Monete al femminile. L'iconografia monetale dell'Augusta nella prima età imperiale

Il presente lavoro si pone l'obiettivo di fornire una rilettura filologica delle fonti numismatiche sui membri femminili della domus imperiale romana da Livia a Matidia Maggiore, supportata da una schedatura informatizzata del documento monetale. La compilazione è stata condotta tramite lo spoglio dei repertori di maggiore consultazione (RIC, BMCRE, BNCMER, HCC) e ha posto l'attenzione sia sugli elementi iconografici che su quelli epigrafici che vanno a comporre l'aspetto estrinseco della moneta. La scelta di tali elementi nelle emissioni imperiali è l'espressione di un vero e proprio linguaggio dotato di una logica comunicativa ben precisa e finalizzata a garantire la comprensibilità del messaggio. La sua decodifica consente di individuare possibili linee di definizione del ruolo pubblico e politico delle Auguste nel quadro dell'ideologia imperiale. A veicolare questo significato contribuiscono ugualmente gli elementi iconografici, con valore connotativo rispetto al soggetto raffigurato, e quelli epigrafici, con valore esplicativo ai fini della comprensione del dato visivo. La moneta rappresenta dunque un documento complesso, che necessita di una specifica metodologia di indagine volta a interpretarne tutti gli elementi.

La conservazione viva dell'esistente. Storia, progetto e restauro nell'opera di Josef Wiedemann

La tesi analizza, nel quadro del secondo dopoguerra, quattro casi studio scelti tra le opere di ricostruzione dell’architetto Josef Wiedemann (1910-2001) nel centro di Monaco di Baviera: Odeon (1951-1952), Alte Akademie (1951-1955), Siegestor (1956-1958) e Glyptothek (1961-1972). L’architetto si occupa di opere simbolo della città di Monaco, affrontando la loro ricostruzione come un tema fondante per la storia e l’identità del popolo bavarese, ma soprattutto come un’occasione per definire un metodo d’intervento sulle rovine della guerra. Il suo lavoro è caratterizzato infatti per la ricerca costante di una sintesi tra interesse per la conservazione dell’antico e apertura al nuovo; ispirandosi all’insegnamento del maestro Hans Döllgast, Wiedemann traccia una nuova originale strada per l’intervento sull’antico, segnata da una profonda capacità tecnico-progettuale e dall'attenzione alle nuove esigenze a cui deve rispondere un’architettura contemporanea. Partendo dai suoi scritti e dalle sue opere, si può rilevare un percorso coerente che, partendo dalla conoscenza della storia dell'edificio, ripercorrendone l’evoluzione dallo stato che potremmo definire “originario” allo stato di rovina, giunge a produrre nel progetto realizzato una sintesi tra il passato e il futuro. L'architetto, nella visione di Wiedemann, è chiamato a un compito di grande responsabilità: conoscere per progettare (o ri-progettare) un edificio che porta impressi su di sé i segni della propria storia. Nel metodo che viene messo progressivamente a punto operando nel corpo vivo dei monumenti feriti dalla guerra, è percepibile fino a distinguerlo chiaramente l’interesse e l’influenza del dibattito italiano sul restauro. La conservazione “viva” dell'esistente, così come viene definita da Wiedemann stesso, si declina in modo diverso per ogni caso particolare, approdando a risultati differenti tra loro, ma che hanno in comune alcuni principi fondamentali: conoscere, ricordare, conservare e innovare.