Dipartimento di
Ingegneria Astronautica, Elettrica ed Energetica

Gruppo di ricerca

Fisica tecnica: Energia e Tecnologie per l’energia

(SSD ING-IND11)

Linee di ricerca

• Generazione Distribuita dell’Energia – analisi sperimentali di cogenerazione di elettricità e calore alimentato da metano miscelato con idrogeno prodotto da energia rinnovabile.
• Fisica Tecnica Ambientale – valutazione degli impatti ambientali connessi ad attività antropiche in ambito marino-costiero ed analisi di dati satellitari.
• Energia – studio di smart energy systems integranti impianti FER elettriche e termiche, sistemi di storage, P2G (power to gas) e V2G (Vehicle to grid).
• Energia – analisi della penetrazione e strategie per aumentare la penetrazione delle FER elettriche nelle isole del Mediterraneo.

Gruppo di ricerca

FisicaTecnicaIndustriale- Thermal Sciences

(SSD ING-IND/10,ING-IND/11)

Linee di ricerca

• Trasmissione del calore per convezione naturale in fluidi puri e miscele - Studio ed ottimizzazione delle prestazioni di scambio termico convettivo di aeriformi, liquidi e miscele binarie in spazi confinati per diverse geometrie e condizioni al contorno.
• Trasmissione del calore per convezione naturale in sospensioni colloidali di nanoparticelle metalliche (nanofluidi) - Studio ed ottimizzazione delle prestazioni di scambio termico convettivo di nanofluidi a base acquosa in spazi confinati al variare delle dimensioni, natura e concentrazione delle nanoparticelle in sospensione, nonché della geometria del sistema e delle condizioni al contorno.
• Rivelazione di particelle mediante camere a bolle di tipo geyser - Sviluppo di camere a bolle a decompressione termodinamica di tipo geyser per la rivelazione di particelle di bassa energia.

Gruppo di ricerca

Fisica tecnica ambientale – Comfort ambientale e risparmio energetico

(SSD ING-IND/11)

Linee di ricerca

• Risparmio energetico e sostenibilità – strumenti di valutazione energetica e ambientale degli edifici
• Colorimetria – Problematiche colorimetriche relative alle leghe zinco-titanio
• Irraggiamento, Illuminotecnica – effetti visivi e non visivi della radiazione luminosa
• Beni Culturali – problematiche di risparmio energetico, ventilazione, acustica e conservazione degli edifici storici e/o antichi
• Smart city – aspetti procedurali e metodologici per la progettazione delle smart city
• Scambio termico e termo fluidodinamica – analisi numerica e computazionale applicata all’energetica degli edifici

Gruppo di ricerca

Fisica tecnica: Tecniche del controllo ambientale

SSD ING-IND/11

Linee di ricerca

• Definizione del comfort termico in ambienti outdoor per la popolazione mediterranea.
• Analisi dei consumi di energia e dell’affidabilità impiantistica negli edifici ad elevate prestazioni energetiche.
• Ottimizzazione deli impianti illuminotecnici nelle gallerie stradali:
• Analisi termiche di sorgenti di calore interrate: modellizzazione degli scambi di calore per impianti geotermici o per cavi elettrici interrati.
• Studi di fattibilità dell’utilizzo di stagni solari per le necessità in ambito residenziale.
• Analisi delle prestazioni termotecniche di macchine ad assorbimento con recupero di cascami di calore
• Analisi energetica ed affidabilistica di sistemi di cogenerazione e rigenerazione atti al risparmio dei costi di esercizio e all’attenuazione delle emissioni di gas climalteranti.
• Analisi delle condizioni di comfort per soggetti anziani. Analisi del fenomeno della fuel poverty tra tali soggetti.

Gruppo di ricerca

Fisica tecnica: Studio del microclima dell’ambiente urbano e ottimizzazione energetica del sistema edificio-impianto

(SSD ING-IND 10 e ING-IND 11)

Linee di ricerca

• Fisica tecnica industriale. Studio di sistemi di accumulo energetico per la produzione di energia elettrica e termica a servizio di un edificio.
• Fisica tecnica ambientale. Studio del microclima urbano e analisi dei vari materiali di rivestimento urbani al fine di migliorare sia il comfort dell’ambiente aperto sia ottimizzare i consumi energetici dell’edificio.

Gruppo di ricerca

Fisica tecnica: Ingegneria Clinica e Biomedica

(SSD ING/IND-10)

Linee di ricerca

• Fisica Tecnica Industriale - Lattice Boltzmann Methods: Elaborazione di modelli numerici per la simulazione di campi termofluidodinamici basati su metodi lattice Boltzmann in micro canali e a cavità anche in presenza di nano fluidi
• Fisica Tecnica Industriale - Elaborazione di modelli matematici e indagini sperimentali per la descrizione del comportamento di macchine frigorifere ad aria
• Fisica Tecnica Industriale - Studio sperimentale e numerico di termofluidodinamica e trasmissione del calore, in convezione naturale e forzata, anche in condizioni non convenzionali
• Fisica Tecnica Industriale  -Studio sperimentale del controllo della contaminazione e biocontaminazione in ambienti confinati
• Fisica Tecnica Industriale/Energia  - Studio teorico e sperimentale di impianti di condizionamento dell’aria
• Fisica Tecnica Industriale  - Studio sperimentale e teorico del rumore aerodinamico e del benessere termo igrometrico all’interno di camere iperbariche
• Fisica Tecnica Industriale  - Studio della produzione on site di ossigeno medicinale mediante un processo di pressure swing adsorption: valutazione dei rischi e analisi economica
• Fisica Tecnica Industriale/Energia  - Interventi per il risparmio energetico in ambiente ospedaliero
• Fisica Tecnica Industriale  - Studio sperimentale e teorico di tecniche di sterilizzazione

Gruppo di ricerca

Ingegneria Nucleare

(SSD ING-IND/19)

Linee di ricerca

• Ingegneria Nucleare - Fisica ed ingegneria del nocciolo dei reattori a fissione e dei reattori a fusione di tipo tokamak
• Ingegneria Nucleare – Fissione: Analisi incidentali reattori di II e III generazione – Dimensionamento sistemi innovativi di asportazione del calore residuo - Metodi Monte Carlo per l’analisi e l’interpretazione di risultati sperimentali condotti su reattori nucleari di ricerca – Diffusione di inquinanti radioattivi – Partecipazione a benchmark internazionali con codici di sistema – Analisi delle incertezze - Applicazione di metodi perturbativi generalizzati in solutori Monte Carlo di trasporto neutronico
• Ingegneria Nucleare – Fusione: Safety Analyses - Progettazione termoidraulica, termofluidodinamica e Magnetoidrodinamica del Blanket raffreddato ad acqua (DEMO) - Perdite di elio, Collaborazione EU-Cina
• Ingegneria Nucleare – Simulazioni numeriche: Analisi Monte Carlo per la stima dell'affidabilità di sistemi complessi - Termofluidodinamica computazionale dei metalli liquidi - Magnetoidrodinamica con metalli liquidi - Termoidraulica di sistema per impianti sperimentali a metallo liquido - Simulazione termoidraulica e neutronica di impianti nucleari veloci a metallo liquido - Metodi Monte Carlo per la calibrazione neutronica di camere a bolle con liquido metastabile utilizzabili nella rivelazione di materia oscura
• Fisica Tecnica Industriale: Scambio termico e perdite di carico in mini-tubi, Termodinamica della nucleazione omogenea in liquidi metastabili surriscaldati.
• Energia: Cicli termici innovativi e avanzati (CO2 supercritica, cicli per funzionamento pulsato nei reattori a fusione)
• Astronautica: Progetto di massima di una navicella spaziale per l’esplorazione di Marte

Gruppo di ricerca

Sistemi Elettrici per l’energia:Super Grid; Smart Grid; e-mobility; Smart Building; Tecnologie

(SSD ING-IND/33)

Linee di ricerca

SUPER GRID

• Nuove potenzialità dei collegamenti AT/AAT in cavo c.a.
• Fulminazione diretta delle linee aeree di trasmissione AT
• HV and MV underground cables and overhead lines
• Modello elettro-termico di cavi e giunti in media tensione
• Life Cycle Assessment of strategic electrical transformers and of large transformer fleets

SMART GRID

• Esercizio delle reti in MT in presenza di elevata penetrazione della Generazione Distribuita
• Storage elettrochimico: valutazione delle prestazioni e studio delle protezioni
• Metodi di localizzazione guasti basati sui transitori
• Indagini sperimentali sul comportamento alle alte frequenze dei trasformatori di misura in media tensione (TV in MT)
• Distribuzioni innovative e microsystem approach
• Energy Storage System, Smart Grid, Infrastrutture per la ricarica di veicoli elettrici.

E-MOBILITY

• sistemi per il recupero dell’energia di frenatura (modelli, prove sperimentali, confronti, impatto comportamento guidatore)
• accumulo stazionario
• smart grid a bordo di grandi  navi militari (nuovi sistemi di distribuzione, disturbo armonico)
• nuove tecnologie per l’incremento dell’efficienza energetica dei sistemi di trasporto

SMART BUILDING

• Modelli di aggregazione di utenze

• Micro-reti intelligentifonti rinnovabili non programmabili, energy storage ed ICT per le micro grid e gli smart building
• Auto Automation and Lighting Systems
• Sicurezza elettrica, impianti di terra
• Business continuity
• Building Automation nel settore residenziale e terziario: politiche di gestione e controllo dei carichi, mirate al risparmio energetico e al demand side management

TECNOLOGIE

• Applicazioni di fluidi isolanti
• Innovative Electrodes for HVDC Submarine Cables

Gruppo di ricerca

Elettrotecnica, compatibilità elettromagnetica, nanotecnologie, sensoristica, tecnologie innovative per l’energia

(SSD:ING-IND-31)

Linee di ricerca

• Elettrotecnica e Compatibilità elettromagnetica - Schermatura elettromagnetica
• Elettrotecnica e Compatibilità elettromagnetica – Linee multiconduttore
• Elettrotecnica e Compatibilità elettromagnetica – Reti di terra
• Elettrotecnica e Compatibilità elettromagnetica – Nanomateriali
• Nanotecnologie e Compatibilità elettromagnetica– Progettazione, modellazione, sviluppo e caratterizzazione di nanomateriali multifunzionali a base grafene per la schermatura elettromagnetica
• Nanotecnologie - Progettazione, modellazione, sviluppo e caratterizzazione di materiali radar assorbenti strutturali e di vernici radar assorbenti a base grafene.
• Nanotecnologie e tecnologie innovative per l’energia – Sviluppo e caratterizzazione di materiali piezoelettrici polimerici
• Nanotecnologie ed tecnologie innovative per l’energia – Sviluppo di nanostrutture di ossido di zinco per dispositivi per energy-haversting
• Tecnologie innovative per l’energia – Sviluppo di celle alluminio-ossigeno di tipo innovativo con elettrodi in grafene ad elevata efficienza
• Sensoristica e nanotecnologie – Sviluppo di sensori di deformazione e di pressione a base di grafene
• Nanotecnologie – Studi di tossicità di nanomateriali per applicazioni di sensoristica, compatibilità elettromagnetica ed energia

Gruppo di ricerca

Macchine elettriche e convertitori per le energie rinnovabili

(SSD: ING-IND32)

Linee di ricerca

• Macchine elettriche – Ottimo controllo MPPT di generatori di piccola taglia per le fonti rinnovabili (eolica, fotovoltaica);
• Convertitori - Efficienza e tolleranza al guasto di convertitori per le fonti rinnovabili
• Energetica e Cogenerazione – Sviluppo e sperimentazione di sistemi ibridi stand-alone per le fonti rinnovabili

Gruppo di ricerca

Misure elettriche ed elettroniche

(SSDING-INF 07)

Linee di ricerca

•Tecniche impedenziometriche per il monitoraggio nei pazienti dell'attività respiratoria, dell'attività cardiaca e del reflusso gastrico.

L’analisi dell’impedenza elettrica dei tessuti biologici consente di ottenere una grande quantità di informazioni sull’anatomia, fisiologia e patologia dei tessuti. Le misure di bio-impedenza elettrica sono utilizzate al fine di rilevare i piccoli cambiamenti dell’impedenza transtoracica legati alla respirazione o al battito cardiaco. E’ stato realizzato un dispositivo portatile in grado di analizzare la bio-impedenza elettrica sia nel dominio del tempo che della frequenza. Ulteriore applicazione di un sistema di misurazione impedenziometrico è quella riguardante le malattie da reflusso gastroesofageo, disturbi caratterizzati dal ritorno di materiale gastrico nell’esofago e accompagnati da un’ampia gamma di sintomi. L’obiettivo della ricerca è quello di determinare un metodo di rilevazione del reflusso esofageo che non crei disagi al paziente usando tecniche non invasive.

•Power Quality. Numerosi studi confermano che i trasformatori di tensione (TV) sono componenti critici per la accuratezza delle misure di qualità di alimentazione. I TV sono componenti di misura non lineari che possono dare un' inaccuratezza nelle misure alle varie frequenze, è quindi necessario caratterizzarli con l'obiettivo di comprendere la loro influenza sulla l'accuratezza dei risultati. Per tale caratterizzazione bisogna definire la risposta ai transitori. Nell’ambito dell’analisi della Power Quality sono state anche realizzate reti di sensori in grado di monitorare in maniera distribuita i parametri principali caratterizzanti la PQ stessa.

Gruppo di ricerca

Meccanica del volo: Missioni spaziali e Dinamica, guida e controllo dei veicoli aerospaziali

(SSD: ING-IND/03)

Linee di ricerca

• Sviluppo di modelli accurati per la spinta di vele solari fotoniche e studio delle loro prestazioni per missioni interplanetarie e di station-keeping.
• Metodi di ottimizzazione locali e globali per le traiettorie di satelliti.
• Studio delle orbite Frozen in ambienti perturbati da asimmetrie gravitazionali e terzi corpi.
• Ottimizzazione delle prestazioni di una costellazione satellitare in termini di copertura e tempo di visibilità. Sviluppo di un approccio basato sulla traccia a terra e studio di missioni a lungo tempo di vita.
• Dinamica dei veicoli aerospaziali. Manifold invarianti e connessioni omocliniche.
• Ottimizzazione delle traiettorie. Manovre orbitali relative, trasferimenti orbitali con l’impiego di manifold invarianti, teorema delle traiettorie speculari ottime.
• Guida dei veicoli aerospaziali. Guida di prossimità ottima per la discesa lunare, guida di prossimità ottima per trasferimenti orbitali.

Gruppo di ricerca

Tecnologie Aerospaziali

(SSD ING/IND 04)

Linee di ricerca

• Deployable structure – progettazione ed analisi strutturale di strutture booms in composito ultrasottile ad alto coefficiente di impacchettamento.
• Sviluppo Strutture auxetiche in termoplastico (PPS, PEEK) e del relativo processo di manufacturing e loro caratterizzazione.
• Film nanocompositi- sviluppo di films termicamente ed elettricamente conduttivi in nanocomposito su membrane in Mylar per diversi sottosistemi spaziali. Studio, modellazione e messa a punto di processi di fabbricazione dei film nanocompositi (spin coating e spray coating). Studio e testing dell’ interazione dei film in nanocomposito con l’ambiente spaziale, con particolare riferimento alle orbite LEO e all’ambiente marziano.
• Sensori da radiazione- sviluppo di sensori da radiazione real-time indossabili dagli astronauti, basati sull’interazione delle radiazioni con nanocompositi ibridi. Studio degli effetti della dose UV-C sul principio di funzionamento e sulla struttura del nanocomposito ibrido.
• Sviluppo di materiali per radiation shielding- sviluppo e realizzazione di nanocompositi a base di polietilene e nanoparticelle con proprietà multifunzionali (shielding, meccaniche tunate, termiche ed elettriche) per schermatura del veicolo spaziale e tute spaziali

Gruppo di ricerca

Sistemi e impianti aerospaziali

(SSD ING-IND/05)

Linee di ricerca

• Astronautica e aerospazio - Sviluppo di nanosatelliti e sistemi satellitari: sviluppo e sperimentazione in orbita di sistemi e impianti satellitari. Sono stati realizzati, lanciati e gestiti in orbita i nanosatelliti universitari URSA MAIOR (lancio 23 Giugno 2017) e 1KUNS-PF (lancio 11 Maggio 2018). Si è avuta la responsabilità contrattuale per lo sviluppo del nanosatellite industriale di concezione avanzata EAGLET-1.
• Astronautica e aerospazio - Osservazione e monitoraggio di detriti spaziali: sviluppo di sistemi e algoritmi per l’osservazione ottica dei detriti spaziali, inclusa la strumentazione, i sistemi di puntamento, l’analisi automatica delle immagini, la caratterizzazione dello stato dinamico degli oggetti osservati.
• Astronautica e aerospazio- Environment spaziale: metodologie, tecniche e standard per la qualifica al volo di componentitica aerospaziale. Sviluppo e studio dell’impiantistica di terra necessaria per riprodurre l’ambiente spaziale e per la valutazione del comportamento in orbita. L’attività è prevalentemente di natura sperimentale, con impianti per le prove di termo-vuoto spaziale, outgassing, ossigeno atomico.