Descrizione del modulo "Sviluppo di competenze di modellistica per la realizzazione di grandi progetti industriali (SP.P01.003.001)"

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  • Descrizione del modulo "Sviluppo di competenze di modellistica per la realizzazione di grandi progetti industriali (SP.P01.003.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Le attivita' svolte potranno rispondere ai bisogni individuali e collettivi attraverso: il coordinamento di progetti di ricerca internazionali e nazionali; lo svolgimento di attivita' di formazione avanzata e qualificata; diffondendo e trasferendo le competenze acquisite con l'organizzazione di convegni e scuole internazionali. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Diversi filoni di ricerca, variamente connessi tra loro, sono diretti a migliorare l'impatto della modellistica numerica sulla simulazione, la predizione e il controllo di fenomeni rilevanti nel campo della scienza e della tecnologia. Ci si rivolge in particolare a problemi di simulazione dei campi magnetici ed elettromagnetici, a problemi di meccanica dei continui (corpi elastici ed elastoplastici), a problemi di meccanica dei fluidi (con la presenza eventuale di termini reattivi), a problemi di simulazione del moto di particelle cariche in un ambiente debitamente drogato. Particolare attenzione e' rivolta alle tecniche che permettono di affrontare problemi di grandi dimensioni e/o notevole complessita', come gli algoritmi autoadattivi, le tecniche di decomposizione di dominio o tecniche di precondizionamento. (literal)
Competenze
  • Modellistica e simulazione numerica per problemi relativi a: elettromagnetismo, fluidodinamica, dispositivi a semiconduttore, nanostrutture, elasticita' e proprieta' dei materiali. In particolare: Schemi di approssimazione (elementi finiti,wavelets, volumi finiti, differenze finite mimetiche, discretizzazioni basate su analisi isogeometrica, elementi virtuali (VEM)). Analisi multi-scala. Metodi di stabilizzazione. Tecniche di adattivita' della griglia computazionale. Metodi di decomposizione di dominio. Algoritmi e metodologie di calcolo. Calcolo ad Alte Prestazioni. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • La modellazione di sistemi complessi in processi produttivi consente da un lato di rappresentare tali sistemi attraverso un modello astratto, dall'altro di costruire metodologie numeriche efficienti per il loro trattamento. Il modello e le metodologie cosi` ottenute possono essere adattate per la rappresentazione e il trattamento di altri sistemi in processi produttivi anche molto differenti da quello di origine. In particolare l´utilizzo di codici efficienti per la simulazione e l´ottimizzazione di problemi nell´ambito della progettazione industriale contribuisce a ridurre l´impiego di procedure di tipo ¨trial and error¨ con conseguente riduzione dei costi e aumento dell´efficienza nei settori coinvolti. (literal)
Tecnologie
  • Tra le tecnologie che si utilizzano sono da ascriversi le tecniche per migliorare le prestazioni dei codici di calcolo (algoritmi di algebra lineare ad hoc; algoritmi per il calcolo ad alte prestazioni; tecniche automatiche di ottimizzazione di codici). (literal)
Obiettivi
  • Studio teorico e numerico di schemi di approssimazione, di metodologie numeriche e di algoritmi efficienti per la risolusione di problemi applicativi provenienti dall'Ingegneria e dalla Fisica. Lo studio delle proprieta' teoriche e dell'effettiva applicabilita' delle metodologie considerate ha lo scopo di renderle sufficientemente mature da essere considerate tecniche di nuova generazione per la simulazione numerica in contesti ingegneristici e industraili. (literal)
Stato dell'arte
  • I problemi trattati si situano in diversi campi applicativi e sarebbe molto difficile, se non impossibile, presentare correttamente lo stato dell'arte per tutti i problemi specifici. A titolo di esempio si ricorda che una delle maggiori difficolta' intrinseche a quasi tutti i problemi considerati e' costituito dalla presenza di \"scale multiple\" (spaziali e/o temporali). Questo richiede lo sviluppo di modelli e di metodi numerici efficienti in grado di trattare in modo approppriato questo tipo di problemi. Per quanto riguarda le tecniche di approssimazione, si ricorda che i metodi Elementi Virtuali (VEM) sono stati introdotti recentissimamente (i primi lavori pubblicati sono del 2013) e i ricercatori e associati dell'IMATI sono stati protagonisti nel loro concepimento, analisi e sviluppo. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le ricerche sono strutturate essenzialmente lungo due filoni: da un lato si cerchera' di individuare, per varie tipologie di problemi complessi, i punti critici che sono alla base delle maggiori difficolta'; dall'altro si cerchera' di costruire dei problemi modello che riproducano i punti critici sopra individuati e che si prestino ad una analisi teorica. Si utilizzano metodologie di modellistica, analisi numerica, simulazione. (literal)
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