Calcolo strutturale ed ottimizzazione sedile in materiale composito per elicottero ultraleggero

Il lavoro svolto consiste nel processo di ottimizzazione strutturale di un sedile in materiale composito per un elicottero ultraleggero, attraverso un processo iterativo di simulazione FEM e modifiche al progetto, interpretando i dati ricavati dalle simulazioni, nel rispetto della normativa FAR 27. I risultati ottenuti hanno permesso di dimezzare il peso iniziale e resistere meglio agli sforzi, con implicazioni benefiche anche sul costo finale del prodotto che presenta minori costi del materiale e tempi di lavorazione ridotti sia in fase di laminazione che in fase di ciclo di cura in autoclave.

Quantum simulation of (1+1)D QED via a Zn lattice Gauge theory

La simulazione di un sistema quantistico complesso rappresenta ancora oggi una sfida estremamente impegnativa a causa degli elevati costi computazionali. La dimensione dello spazio di Hilbert cresce solitamente in modo esponenziale all'aumentare della taglia, rendendo di fatto impossibile una implementazione esatta anche sui pi�� potenti calcolatori. Nel tentativo di superare queste difficolt��, sono stati sviluppati metodi stocastici classici, i quali tuttavia non garantiscono precisione per sistemi fermionici fortemente interagenti o teorie di campo in regimi di densit�� finita. Di qui, la necessit�� di un nuovo metodo di simulazione, ovvero la simulazione quantistica. L'idea di base �� molto semplice: utilizzare un sistema completamente controllabile, chiamato simulatore quantistico, per analizzarne un altro meno accessibile. Seguendo tale idea, in questo lavoro di tesi si �� utilizzata una teoria di gauge discreta con simmetria Zn per una simulazione dell'elettrodinamica quantistica in (1+1)D, studiando alcuni fenomeni di attivo interesse di ricerca, come il diagramma di fase o la dinamica di string-breaking, che generalmente non sono accessibili mediante simulazioni classiche. Si propone un diagramma di fase del modello caratterizzato dalla presenza di una fase confinata, in cui emergono eccitazioni mesoniche ed antimesoniche, cio�� stati legati particella-antiparticella, ed una fase deconfinata.

Modelli compartimentali per l'analisi di segnali ottenuti tramite DCE MRI per studi di perfusione epatica

Il presente lavoro di tesi si inserisce all'interno di uno studio dal titolo: "Strategia di posizionamento multi-step come approccio pragmatico per ridurre il rischio di encefalopatia epatica post-TIPS (shunt trans-giugulare porto-sistemico intraepatico) in pazienti cirrotici con ascite refrattaria". Il progetto di tesi si �� concentrato sull'analisi dei segnali ottenuti tramite DCE MRI, con lo scopo di implementare in ambiente MatLab due modelli differenti (Dual input - Mono compartment e Dual input - Dual compartment) che descrivono la cinetica del tracciante all'interno del sistema vascolare epatico e valutare l'efficacia dei parametri di perfusione associati nella descrizione delle variazioni in termini di microcircolazione introdotte dall'inserimento del TIPS. Inizialmente si sono voluti valutare, tramite simulazione, gli effetti in termini di amplificazione del rumore e stima dei parametri perfusionali dell'approssimazione lineare nella conversione da intensit�� di segnale MR a concentrazione di mezzo di contrasto. Successivamente, sempre attraverso simulazioni, per entrambi i modelli considerati �� stato scelto uno schema di model-fitting e quindi testata l'affidabilit�� in termini di accuratezza e precisione delle stime dei parametri ottenute in funzione del livello di rumore associato alle curve di intensit�� di segnale. Parallelamente all'implementazione dei modelli per la stima di parametri di perfusione, sono stati realizzati dei phantom con l'obiettivo di simulare il parenchima epatico prima e dopo l'arrivo del mezzo di contrasto e poter testare la sequenza utilizzata durante l'acquisizione dei dati su paziente. Infine sono stati considerati gli esami di DCE MRI effettuati su un campione di nove pazienti pre e post-TIPS, utilizzando per l'analisi dei segnali entrambi i modelli implementati in fase di simulazione e successivamente valutando le variazioni nel valori associati ai parametri di perfusione introdotte dall'inserimento del TIPS.

Studio di cavit�� Fabry-Perot per laser ultrastabili

Lo scopo di questo lavoro di tesi �� stato quello di studiare il comportamento di un fascio laser interagente con un risonatore ottico, grazie al quale il laser pu�� essere stabilizzato agganciando la sua frequenza di missione ad uno dei modi della cavit��. In sintesi la lunghezza d���onda del fascio �� vincolata ad assumere valori multipli della lunghezza della cavit��, dato che in questo modo si possono decisamente migliorare le caratteristiche spettrali di un laser tipico. La stabilizzazione, e il restringimento di riga del laser, vengono effettuati agganciando la sua frequenza sul modo trasverso fondamentale tramite un sistema di feedback. La cavit�� �� per�� soggetta a sua volta a fluttuazioni di tipo termico e meccanico. Una variazione in lunghezza del risonatore comporta una variazione in frequenza dei modi. Le derive di frequenza dovute agli effetti termici si possono limitare utilizzando materiali con bassa dilatazione termica posti in ambienti la cui temperatura viene stabilizzata tramite un sistema di feedback. Per le vibrazioni, invece, il lavoro �� pi�� complicato: non essendo sufficiente mettere il sistema in ambienti isolati per attenuare le fluttuazioni, �� stato recentemente proposto di studiare la posizione migliore dei sostegni affinch�� le fluttuazioni, e quindi le conseguenti variazioni in lunghezza della cavit��, risultino minime. Per analizzare questo problema �� stato utilizzato un software open-source per l���analisi agli elementi finiti, Salome-Meca, tramite il quale �� stata riprodotta la geometria del un risonatore ottico a nostra disposizione, per simularne il comportamento sotto l���effetto del campo gravitazionale. Da qui si sono ottenuti i dati riguardo lo spostamento degli specchi della cavit�� in funzione della posizione del sostegno, dai quali si �� riuscito a trovare il punto di posizionamento del supporto capace di ridurre lo spostamento di un ordine di grandezza.

Sperimentazione di algoritmi di localizzazione per sorgenti acustiche

L'obiettivo di questo elaborato �� quello di realizzare un sistema di acquisizione real-time e low cost, in grado di stimare la posizione di una sorgente sonora. Per acquisizione real-time si intende un sistema in grado di seguire gli spostamenti della sorgente audio nell'ambiente, limitando il pi�� possibile i tempi di latenza fra un'acquisizione e l'altra. A tal fine si sfrutteranno due coppie di microfoni, che concorrereranno in maniera sequenziale alla stima dell'angolo di arrivo del suono (e quindi della retta su cui giace il punto di provenienza del suono). Combinando i dati raccolti dai quattro microfoni sar�� dunque possibile risalire alla posizione di provenienza della sorgente sonora. Il software (implementato in MATLAB) verr�� ampiamente discusso nei seguenti capitoli, il suo scopo sar�� quello di gestire l'acquisizione dati, garantire il funzionamento real-time e fornire una stima di posizione della sorgente sonora, mostrando il relativo errore commesso durante la misura, nel caso in cui si conosca a priori la posizione della sorgente.

Sviluppo dell'interfaccia per il caricamento della geometria iniziale del propellente solido di un modello balistico

Il presente lavoro di tesi, nell���ambito della simulazione balistica di razzi a propellente solido, �� volto alla creazione di un���interfaccia che permetta il caricamento delle geometrie dei motori desiderati, in formato SPP, nel codice di simulazione balistica ROBOOST come richiesto da Avio Spa. In particolare saranno descritte le procedure attraverso le quali tale interfaccia �� stata realizzata e verranno analizzati i passaggi mediante i quali �� possibile ottenere una mesh 3D del motore a propellente solido partendo dalla sua geometria in formato SPP. Si analizzer�� inoltre il processo di chiusura di una mesh estratta da una qualsiasi iterazione della simulazione al fine di potervi effettuare delle simulazioni CFD sempre su richiesta della sopracitata azienda. Infine verranno mostrati e discussi i risultati ottenuti per meglio visualizzare il lavoro svolto.

Simulation of bistatic radar experiments with deep space missions

L���obiettivo del lavoro esposto nella seguente relazione di tesi ha riguardato lo studio e la simulazione di esperimenti di radar bistatico per missioni di esplorazione planeteria. In particolare, il lavoro si �� concentrato sull���uso ed il miglioramento di un simulatore software gi�� realizzato da un consorzio di aziende ed enti di ricerca nell���ambito di uno studio dell���Agenzia Spaziale Europea (European Space Agency ��� ESA) finanziato nel 2008, e svolto fra il 2009 e 2010. L���azienda spagnola GMV ha coordinato lo studio, al quale presero parte anche gruppi di ricerca dell���Universit�� di Roma ���Sapienza��� e dell���Universit�� di Bologna. Il lavoro svolto si �� incentrato sulla determinazione della causa di alcune inconsistenze negli output relativi alla parte del simulatore, progettato in ambiente MATLAB, finalizzato alla stima delle caratteristiche della superficie di Titano, in particolare la costante dielettrica e la rugosit�� media della superficie, mediante un esperimento con radar bistatico in modalit�� downlink eseguito dalla sonda Cassini-Huygens in orbita intorno al Titano stesso. Esperimenti con radar bistatico per lo studio di corpi celesti sono presenti nella storia dell���esplorazione spaziale fin dagli anni ���60, anche se ogni volta le apparecchiature utilizzate e le fasi di missione, durante le quali questi esperimenti erano effettuati, non sono state mai appositamente progettate per lo scopo. Da qui la necessit�� di progettare un simulatore per studiare varie possibili modalit�� di esperimenti con radar bistatico in diversi tipi di missione. In una prima fase di approccio al simulatore, il lavoro si �� incentrato sullo studio della documentazione in allegato al codice cos�� da avere un���idea generale della sua struttura e funzionamento. �� seguita poi una fase di studio dettagliato, determinando lo scopo di ogni linea di codice utilizzata, nonch�� la verifica in letteratura delle formule e dei modelli utilizzati per la determinazione di diversi parametri. In una seconda fase il lavoro ha previsto l���intervento diretto sul codice con una serie di indagini volte a determinarne la coerenza e l���attendibilit�� dei risultati. Ogni indagine ha previsto una diminuzione delle ipotesi semplificative imposte al modello utilizzato in modo tale da identificare con maggiore sicurezza la parte del codice responsabile dell���inesattezza degli output del simulatore. I risultati ottenuti hanno permesso la correzione di alcune parti del codice e la determinazione della principale fonte di errore sugli output, circoscrivendo l���oggetto di studio per future indagini mirate.

Dispersione di sostanze odorigene nell'atmosfera e modellizzazione mediante software dedicato (un'applicazione del software LAPMOD)

Gli odori rappresentano uno degli elementi di disturbo che la popolazione avverte maggiormente e, anche nel caso in cui non siano associati a sostanze tossiche, sono causa di conflitti e di intolleranza, sia nei confronti delle aziende che li diffondono nel territorio, sia nella scelta del sito di localizzazione di nuovi impianti. La valutazione del disturbo olfattivo e la sua regolamentazione (esistono linee guida, ma non una legislazione di riferimento) rappresentano aspetti caratterizzati da elevata complessit��, dal momento che l���inquinamento olfattivo �� strettamente associato alla percezione umana. Nella tesi vengono valutate le emissioni odorigene e le relative immissioni, dovute ad un comparto per la gestione integrata dei rifiuti. Per caratterizzare le emissioni sono stati prelevati dei campioni di aria presso le principali sorgenti individuate e quantificate utilizzando la tecnica dell���olfattometria dinamica. Una volta caratterizzate le sorgenti, i dati di emissione ottenuti dalla campagna di misura e dall���analisi olfattometrica sono stati utilizzati come dati di input del modello LAPMOD (LAgrangian Particle MODel). LAPMOD �� stato implementato con un modulo specifico per la determinazione delle concentrazioni massime orarie che utilizza un peak-to-mean variabile nel tempo, a differenza di altri modelli che usano un valore costante per la determinazione. Dall'elaborazione dei dati �� emerso che, utilizzando il modulo specifico per gli odori, le concentrazioni come 98�� percentile riferite al giorno tipico hanno un andamento opposto rispetto all���uso di un peak-to-mean costante. Dal confronto della simulazione in cui le emissioni sono indipendenti dalla variazione della portata di odore in funzione della velocit�� del vento, con quella che invece simula tale dipendenza (nelle sorgenti che presentano paratie laterali e tettoia) �� emerso che la simulazione che mitiga completamente l���effetto del vento �� pi�� coerente con la realt��.

Valutazione numerica del comportamento di materiali compositi sottoposti ad impatti "near edge"

Simulazione numerica con software Abaqus di impatti a bassa energia su laminati di fibra di carbonio con matrice epossidica per la previsione della formazione di delaminazioni interne. Confronto tra impatti centrali al provino e in prossimit�� del bordo.

Studio in regime dinamico di un impianto di ventilazione relativo a una palestra

La tesi �� volta a risolvere una problematica riscontrata all'interno di una palestra di Forl��, nella quale durante gli orari pomeridiani/serali, a causa dell'elevata affluenza di persone al suo interno, si verifica un superamento delle condizioni ottimali dell'aria grazie alle quali si ha un corretto equilibrio del sistema di termoregolazione dell'organismo. Quindi �� stato creato un impianto di ventilazione tramite l'utilizzo di due software, Sketchup e Trnsys17. Successivamente �� stata fatta l'analisi in regime dinamico di tale impianto, andando ad effettuare anche un'analisi dei consumi energetici al fine di stabilire i parametri dei componenti e dell'impianto stesso per garantire il raggiungimento delle condizioni ottimali dell'aria all'interno della palestra.

Pressure Swing Adsorption on Carbon Molecular Sieves for Nitrogen Production: Modelling and Simulation with Aspen Adsorption

L���azoto �� uno dei prodotti principali dell���industria chimica, utilizzato principalmente per assicurare un sicuro stoccaggio di composti infiammabili. Generatori con sistemi PSA sono spesso pi�� economici della tradizionale distillazione criogenica. I processi PSA utilizzano una colonna a letto fisso, riempita con materiale adsorbente, che adsorbe selettivamente un componente da una miscela gassosa. L���ossigeno diffonde molto pi�� velocemente dell'azoto nei pori di setacci molecolari carboniosi. Oltre ad un ottimo materiale adsorbente, anche il design �� fondamentale per la performance di un processo PSA. La fase di adsorbimento �� seguita da una fase di desorbimento. Il materiale adsorbente pu�� essere quindi riutilizzato nel ciclo seguente. L���assenza di un simulatore di processo ha reso necessario l���uso di dati sperimentali per sviluppare nuovi processi. Un tale approccio �� molto costoso e lungo. Una modellazione e simulazione matematica, che consideri tutti i fenomeni di trasporto, �� richiesta per una migliore comprensione dell'adsorbente sia per l'ottimizzazione del processo. La dinamica della colonna richiede la soluzione di insiemi di PDE distribuite nel tempo e nello spazio. Questo lavoro �� stato svolto presso l'Universit�� di Scienze Applicate - M��nster, Germania. Argomento di questa tesi �� la modellazione e simulazione di un impianto PSA per la produzione di azoto con il simulatore di processo Aspen Adsorption con l���obiettivo di permettere in futuro ottimizzazioni di processo affidabili, attendibili ed economiche basate su computazioni numeriche. E' discussa l���ottimizzazione di parametri, dati cinetici, termodinamici e di equilibrio. Il modello �� affidabile, rigoroso e risponde adeguatamente a diverse condizioni al contorno. Tuttavia non �� ancora pienamente soddisfacente poich�� manca una rappresentazione adeguata della cinetica ovvero dei fenomeni di trasporto di materia. La messa a punto del software permetter�� in futuro di indagare velocemente nuove possibilit�� di operazione.

Vincoli cosmologici dalle distorsioni geometriche della funzione di correlazione

L'accurata determinazione dei parametri che costituiscono un modello cosmologico �� fondamentale per caratterizzare correttamente l'evoluzione globale dell'universo e per spiegare le sue caratteristiche locali. Per quanto riguarda questo lavoro di Tesi abbiamo studiato l'efficienza di un particolare metodo per la stima del parametro di densit�� della materia detto test di Alcock-Paczynski. Con tale metodo si studiando le distorsioni geometriche che un���errata assunzione dei parametri cosmologici introduce nella funzione di correlazione a due punti bidimensionale. Abbiamo applicato il test a diversi cataloghi prodotti dalla simulazione Magneticum. In particolare abbiamo studiato come l'efficienza del metodo nel riconoscere il corretto valore del parametro di densit�� dipenda dal tipo di tracciante considerato, dal redshift d'osservazione e dai metodi di modelizzazione delle distorsioni dovute alla dinamica degli oggetti osservati. Si �� potuto osservare come l���efficienza del metodo dipenda dalla densit�� d���oggetti contenuti nel catalogo (rendendo le galassie il tracciante migliore su cui applicare il test) e dall���ampiezza dell���effetto di distorsione geometrica, massimo per redshift vicini a 1. Abbiamo verificato che considerare come indipendenti le misure effettuate sui cataloghi a diversi redshift migliora l���identificazione del corretto valore del parametro di densit��. Nella combinazione delle diverse misure, inoltre, si nota che i contributi meno significativi vengono dai redshift estremi dell���intervallo considerato, ma i singoli risultati, per quanto incerti, non intaccano il risultato finale. Infine si �� osservato come ridurre il numero di parametri liberi attraverso i quali si introducono nei modelli le distorsioni dinamiche, in particolar modo gli effetti di distorsione a piccole scale, migliora sensibilmente l���efficacia del metodo.

Protocolli di autenticazione mutua e loro implementazione

La tesi discute i protocolli di autenticazione d'entit��, in particolare i protocolli di autenticazione mutua. Dopo averne definito le principali caratteristiche utilizzando diversi esempi, si descrive il protocollo MAP1, presentato da Mihir Bellare e Philip Rogaway nel 1993. Di questo protocollo viene successivamente descritta una possibile implementazione e simulazione nell'ambiente Stateflow di Simulink.

Modello di Guyton per la circolazione completa

Questo lavoro di tesi nasce con l'obbiettivo di studiare il modello di Guyton, proponendone una versione pi�� dettagliata con lo scopo di utilizzarla poi come strumento di indagine per una patologia nota come atresia tricuspidale. Si �� giunti cos�� alla creazione di un modello ibrido del sistema cardiovascolare che vede la modellizzazione, a parametri concentrati, dell���intera rete circolatoria interfacciata con una rappresentazione dell' attivit�� cardiaca mediante le cosidette curve di funzionalit��. Nello specifico si �� risaliti ad un modello della cicolazione cardiocircolatoria separando quella che �� la circolazione sistemica dalla circolazione polmonare secondo il sopracitato modello di Guyton, dopo di ch�� si �� trovato un analogo modello per pazienti sottoposti all' intervento di Fontan poich�� affetti da atresia tricuspidale.Tramite l'ausilio del software Matlab sono stati implementati questi due modelli semplificati (���Guyton biventricolare��� e ���Guyton monoventricolare���) e il corrispondente algoritmo risolutivo, con l'obiettivo di verificare, graficamente e numericamente, i risultati ottenuti dalla simulazione.Una volta accertatisi della attendibilit�� dei risultati, mediante il confronto con dati fisiologici dai manuali e dagli articoli su cui si �� fondato questo elaborato, si �� proceduto alla simulazione di casi fisiologici di attivit�� fisica e di malfunzionamento del ventricolo sinistro.L'utilizzo di un modello matematico per la circolazione permette di studiare e simulare l'interazione di diversi sistemi fisiologici superando il problema che si ha in ambito clinico, dove l'analisi �� pi�� complessa perch�� la misurazione delle numerose variabili fisiologiche �� indaginosa e a volte non fattibile.Fine ultimo dell'elaborato tuttavia non �� quello di dare valutazioni cliniche dei casi presi in esame e delle loro variabili, ma quello di presentare un metodo per studiare come la fisiologia della circolazione umana reagisce a dei cambiamenti.

Studio geologico - tecnico della frana di Prassolo (Grizzana Morandi) - BO con proposte di intervento per la stabilizzazione del versante

Questo lavoro di tesi ha lo scopo di analizzare una frana appenninica riattivatasi a partire dal dicembre 2013 nel Comune di Grizzana Morandi (BO). L���operazione di studio della frana �� iniziata partendo da una accurata campagna d���indagine eseguita in campo: per prima cosa �� stata eseguita una dettagliata perlustrazione del corpo di frana e del territorio limitrofo, questa operazione comprende il rilevamento geologico di dettaglio ed il tracciamento (tramite dispositivo GPS) del profilo del deposito e della corona di distacco. Di fondamentale interesse sono state poi le informazioni ricavate dall���eseguimento di tre carotaggi sul corpo di frana, questi hanno permesso l���estrazione di carote utili a definire la stratigrafia verticale del luogo (fino ai 20 metri di profondit��) e prelevare campioni di terreno per effettuare specifiche prove di laboratorio. Parte di queste prove sono state eseguite da un laboratorio di commissione, altre sono state eseguite nel laboratorio geotecnico dell���Universit��. I dati acquisiti tramite il monitoraggio, effettuato tramite l���istallazione di vari strumenti sul corpo di frana (piezometri, inclinometri ed estensimetri) sono risultati utili al fine di determinare la profondit�� della superficie di scorrimento, la velocit�� di movimento del deposito e la variazione del livello piezometrico. Le osservazioni effettuate sul campo e i dati provenienti dai sondaggi, dal monitoraggio e dalle prove di laboratorio sono stati elaborati e commentati, essi sono stati utilizzati per definire il modello geologico tecnico del territorio analizzato. Dalla definizione del modello geologico tecnico �� stata effettuata la back analysis (la simulazione delle condizioni presenti sul versante al momento della rottura) tramite software specifico. L���operazione finale �� stata la proposta (e la conseguente calibrazione) di diversi sistemi di messa in sicurezza del versante, utili a garantire nel tempo la stabilit�� del pendio analizzato.