Maria Grazia DE GIORGI
Professore II Fascia (Associato)
Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/07: PROPULSIONE AEROSPAZIALE.
https://www.unisalento.it/people/mariagrazia.degiorgi
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Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione
Edificio Multipiano CSEEM A6 - S.P. 6, Lecce - Monteroni - LECCE (LE)
Ufficio, Piano 2°
Telefono +39 0832 29 9420 +39 0832 29 7759
Associate Professor in Aerospace Propulsion (ING/IND07)
She is Associate Professor in Aerospace Propulsion. She has National Scientific Habilitation for Full Professor in AEROSPACE PROPULSION MACCHINE E SISTEMI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE and National Scientific Habilitation for Full Professor in MACCHINE E SISTEMI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE.
The scientific activities were developed in the fields of unsteady and two-phase fluid-dynamic inside machines and apparatus, thermo and fluid dynamic applied to industrial processes simulation, cavitation in Diesel control valve, industrial energy applications and related environmental subjects, energy recovery from biomass, industrial processes. In the field of the aerospace propulsion, the research activities were developed in the fields of the use of the cryogenic fuels, with particular regard to the cavitation and to LOx/CH4 spray.
Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione
Edificio Multipiano CSEEM A6 - S.P. 6, Lecce - Monteroni - LECCE (LE)
Ufficio, Piano 2°
Telefono +39 0832 29 9420 +39 0832 29 7759
Associate Professor in Aerospace Propulsion (ING/IND07)
She is Associate Professor in Aerospace Propulsion. She has National Scientific Habilitation for Full Professor in AEROSPACE PROPULSION MACCHINE E SISTEMI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE and National Scientific Habilitation for Full Professor in MACCHINE E SISTEMI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE.
The scientific activities were developed in the fields of unsteady and two-phase fluid-dynamic inside machines and apparatus, thermo and fluid dynamic applied to industrial processes simulation, cavitation in Diesel control valve, industrial energy applications and related environmental subjects, energy recovery from biomass, industrial processes. In the field of the aerospace propulsion, the research activities were developed in the fields of the use of the cryogenic fuels, with particular regard to the cavitation and to LOx/CH4 spray.
Curriculum Vitae
She is Associate Professor in the field of Aerospace Propulsion, at the Faculty of Engineering, University of Salento (Italy), Italy.
National Scientific Habilitation (art.16 della legge n 240/2010) for Full Professor in “Settore concorsuale INGEGNERIA AERONAUTICA, AEROSPAZIALE E NAVALE ING-IND/01 - ARCHITETTURA NAVALE ”
National Scientific Habilitation (art.16 della legge n 240/2010) for Full Professor in “Settore concorsuale 09/C1 - MACCHINE E SISTEMI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE
The main research and professional activities were carried out in the fields of Aerospace Propulsion, Energy,Environment. The main activities topics are Aerospace Propulsion, Combustion, Environmental Impact, Energy Saving.
In 2003 she took the University Doctorate in Energy System and Environment, with a thesis on "Two-phase flows for industrial applications", at University of Salento, Italy. In 2001 she took the Diploma Course in Industrial Fluid Dynamics, with honours, Von Karman Institute, Bruxelles, Belgium. In 2000 she took the University Degree in Material Engineering, thesis on "Fluid dynamic analysis of cavitation in machine", University of Salento, Italy.
She is scientific coordinator for University of Salento of the European Project CHAiRLIFT (Compact Helical Arranged combustoRs with lean LIFTed flames) – Progetto H2020 Clean Sky 2, finanziato dalla EU, Type of Action Research and Innovation Actions (RIA), Call JTI-CS2-2018-CFP08, Topic JTI-CS2-2018-CFP08-THT-01 “Innovative NOx Reduction Technologies” (Gennaio 2019). Ruolo: Responsabile Scientifico. Partners: Universita’ Degli Studi Di Firenze, Karlsruhe Institute Of Technology Kit, Universita’ Del Salento, Universite De Rouen Normandie. The main aim is to reduce NOx emissions by using lifted flame plasma assisted.
She is scientific coordinator for University of Salento of the national project “Generazione E: Ricerca e sperimentazione di Materiali, sistemi Diagnostici e di Controllo ambientale per i veicoli di trasporto spaziale di generazione Evoluta.”, PON “Ricerca e Innovazione” 2014-2020in collaboration with DASS, CIRA, IM srl, UniCagliari, UniRoma1 CRAS, Distretto Energia
She has been scientific coordinator for University of Salento of the national project APULIA SPACE - PON03PE-0M67-6 (Start: 01 July 2013). Responsibilities: Project Leader. The general objective of this project is on one hand to support and ensure the use of EO based services at the regional level; and on the other hand to increase competitiveness of the Apulia Region in European and Global projects such as those for new Earth Observation space segments and for the Exploration of the Universe.
The activities of the research group have been focused on the investigation of lean non premixed and premixed methane/air flame with the application of plasma actuator for the flame stabilization. A microburner with plasma actuator device has been designed and tested.
She is technical Technical Team Member of the NATO STO Science and Technology Organization Technical Teams: AVT-254 on Assessment of Plasma Actuator Technologies for Internal Flows”,· AVT-320 Planning, Assessments of Numerical Simulation Methods for Turbulent Cavitating Flows,· AVT-ET-195 Distributed engine controls,AVT-357 on Technologies for future distributed engine control systems (DECS)
She was involved in several basic and applied research and development projects, in collaboration with the industries. The projects regard applied fluid dynamic for industrial design, especially in the field of multiphase flows, experiments and simulations of cavitating flows, simulations of hydrofoils performances, simulation of combustion processes, NOx reduction in coal burners, artificial neural networking for wind power prediction. She was involved in the research activities of a national research program, in collaboration with other Universities, regarding the improvement of Diesel engines control, performing multiple and early injections, to control combustion behavior. During the project, the effects on Diesel combustion of the formation of a partial premixed charges were investigated, as well as the possibilities to innovative application of sensors for engine control and monitoring.
She is author of more than 180 papers, published in international journals or presented at international and national congresses and symposia. The scientific activities were developed in the fields of active flow control, combustion of lean flame, unsteady and two-phase fluid-dynamic inside machines and apparatus, thermo and fluid dynamic applied to industrial processes simulation, cavitation in Diesel control valve, industrial energy applications and related environmental subjects, energy recovery from biomass, industrial processes. In the field of the aerospace propulsion, the research activities were developed in the fields of the use of the cryogenic fuels, with particular regard to the cavitation effects, and in the field of mixing and combustion in LOx/CH4 spray under supercritical conditions.
AERONAUTIC PROPULSION MOD.1 C.I. (6 CFU)
Theory
1) Types of Airbreathing Engines. Aircraft Propulsion Requirements.
2)Elements of Thermodynamics for Aero Propulsion ; Ideal & Real Engine Cycle Analysis. Parametric Cycle
Analysis.
3) Subsonic & Supersonic Inlets.
4) Turbomachiney: Axial Flow Compressors and Axial Flow Turbines.
5) Combustors.
6) Nozzles.
7) Airbreathing Engine System Considerations.
Exercise
Tutorials devoted to discussion and problem solving referred to the aeroengine
Gas turbine laboratory
Supervised laboratory exercise
TESTI CONSIGLIATI
Aerothermodynamics of Gas Turbine and Rocket Propulsion Gordon C. Oates eISBN: 978-1-60086-134-5
print ISBN: 978-1-56347-241-1 DOI: 10.2514/4.861345
• Hill, P., and Peterson, C., Mechanics and Thermodynamics of Propulsion, Addison-Wesley Publishing Co.,
1992,
• Course notes
_______________________________________________________________________
SPACE PROPULSION MOD. 2 (6 CFU)
Theory
• Rocket Nozzles and Thrust. Performance and nozzle design. Convective Heat Transfer
• Combustion and Thermochemistry: Perfect gas law and thermodynamics review,equilibrium Thermochemistry, adiabatic flame temperature calculations, non-Equilibrium Flows. Rocket nozzle thermochemistry.
• Solid Rocket Motors: General description, interior ballistics, component design goals and constraints.
• Liquid Rocket Motors: General description, engine cycles, power balance calculations, component design fundamentals. Combustion of
Liquid Propellants ; Injection and Mixing ; Stability; Pressurization and Pump Cycles; Turbomachinery Performance
• Trajectory Analysis and staging. The rocket equation, vertical trajectories, multistage rockets.
• Electric Propulsion: General description and classification of electric propulsion systems, performance analysis.
• Hybrid rockets: Classification, Challenges, and Advantages of Hybrids
Exercise
Calculation of rocket nozzle flow field and calculation of liquid rocket performance with equilibrium chemistry
TESTI CONSIGLIATI
• P.G. Hill and C. R. Peterson, Mechanics and Thermodynamics of Propulsion, Addison Wesley, 2nd Edition,
1992.
• George P. Sutton, Oscar Biblarz, Rocket Propulsion Elements, 7th Edition John-Wiley & Sons, Ltd., ISBN: 0-
471-32642-9
The final exam consist of two part:
1)Written and oral examination covering all topics covered in course (mod I and mod II)
2)assignments and individual project
Ricevimento: Da concordare via email con il docente (mariagrazia.degiorgi@unisalento.it)
Didattica
A.A. 2023/2024
AERONAUTIC PROPULSION MOD. 1 C.I.
Corso di laurea AEROSPACE ENGINEERING
Tipo corso di studio Laurea Magistrale
Crediti 6.0
Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 54.0
Anno accademico di erogazione 2023/2024
Per immatricolati nel 2023/2024
Anno di corso 1
Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE
Percorso Percorso comune
LABORATORIO DI PROPULSIONE AEROSPAZIALE
Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE
Tipo corso di studio Laurea
Lingua ITALIANO
Crediti 6.0
Docente titolare Maria Grazia DE GIORGI
Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 54.0
Ore erogate dal docente Maria Grazia DE GIORGI: 27.0
Anno accademico di erogazione 2023/2024
Per immatricolati nel 2021/2022
Anno di corso 3
Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE
Percorso CURRICULUM PROGETTAZIONE AEROSPAZIALE
Sede Brindisi
SPACE PROPULSION MOD. 2
Corso di laurea AEROSPACE ENGINEERING
Tipo corso di studio Laurea Magistrale
Crediti 6.0
Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 54.0
Anno accademico di erogazione 2023/2024
Per immatricolati nel 2023/2024
Anno di corso 1
Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE
Percorso Percorso comune
A.A. 2022/2023
AERONAUTIC PROPULSION MOD. 1 C.I.
Corso di laurea AEROSPACE ENGINEERING
Tipo corso di studio Laurea Magistrale
Crediti 6.0
Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 54.0
Anno accademico di erogazione 2022/2023
Per immatricolati nel 2022/2023
Anno di corso 1
Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE
Percorso Percorso comune
LABORATORIO DI PROPULSIONE AEROSPAZIALE
Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE
Tipo corso di studio Laurea
Lingua ITALIANO
Crediti 6.0
Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 54.0
Anno accademico di erogazione 2022/2023
Per immatricolati nel 2020/2021
Anno di corso 3
Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE
Percorso CURRICULUM PROGETTAZIONE AEROSPAZIALE
Sede Brindisi
SPACE PROPULSION MOD. 2
Corso di laurea AEROSPACE ENGINEERING
Tipo corso di studio Laurea Magistrale
Crediti 6.0
Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 54.0
Anno accademico di erogazione 2022/2023
Per immatricolati nel 2022/2023
Anno di corso 1
Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE
Percorso Percorso comune
A.A. 2021/2022
AERONAUTIC PROPULSION MOD. 1 C.I.
Corso di laurea AEROSPACE ENGINEERING
Tipo corso di studio Laurea Magistrale
Crediti 6.0
Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 54.0
Anno accademico di erogazione 2021/2022
Per immatricolati nel 2021/2022
Anno di corso 1
Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE
Percorso Percorso comune
LABORATORIO DI PROPULSIONE AEROSPAZIALE
Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE
Tipo corso di studio Laurea
Lingua ITALIANO
Crediti 6.0
Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 54.0
Anno accademico di erogazione 2021/2022
Per immatricolati nel 2019/2020
Anno di corso 3
Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE
Percorso Currriculum aerospazio
Sede Brindisi
SPACE PROPULSION MOD. 2
Corso di laurea AEROSPACE ENGINEERING
Tipo corso di studio Laurea Magistrale
Crediti 6.0
Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 54.0
Anno accademico di erogazione 2021/2022
Per immatricolati nel 2021/2022
Anno di corso 1
Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE
Percorso Percorso comune
A.A. 2020/2021
AERONAUTIC PROPULSION MOD. 1
LABORATORIO DI PROPULSIONE AEROSPAZIALE
Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE
Tipo corso di studio Laurea
Lingua ITALIANO
Crediti 6.0
Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 54.0
Anno accademico di erogazione 2020/2021
Per immatricolati nel 2018/2019
Anno di corso 3
Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE
Percorso Currriculum aerospazio
Sede Brindisi
SPACE PROPULSION MOD. 2
A.A. 2019/2020
AERONAUTIC PROPULSION MOD. 1
LABORATORIO DI PROPULSIONE AEROSPAZIALE C.I.
Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE
Tipo corso di studio Laurea
Lingua ITALIANO
Crediti 6.0
Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 54.0
Anno accademico di erogazione 2019/2020
Per immatricolati nel 2017/2018
Anno di corso 3
Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE
Percorso CURRICULUM AEROSPAZIALE
SPACE PROPULSION MOD. 2
A.A. 2018/2019
AERONAUTIC PROPULSION MOD. 1
SPACE PROPULSION MOD. 2
Temi di ricerca
Le principali attività di ricerca hanno riguardato i temi dell'energia, delle macchine a fluido, dell'impatto Ambientale, e delle applicazioni energetiche per gli impianti industriali. Le principali attività di ricerca sono state svolte nel campo della fluidodinamica applicata e industriale, della combustione, delle turbo-macchine, dell'impatto ambientale, del risparmio energetico, della prevenzione degli inquinanti, del riciclaggio dei rifiuti, e della sicurezza industriale.
È autore di numerosi lavori, pubblicati su riviste internazionali o presentati a congressi e simposi internazionali. Le attività scientifiche hanno riguardato la fluidodinamica instazionaria e bifase all'interno di macchine e impianti, la termofluidodinamica applicata nei processi industriali. Nel campo della propulsione aerospaziale, le attività di ricerca sono state incentrate sul controllo attivo di flussi (per profili esterni o all'interno delle turbomacchine) e sui combustibili criogenici, con particolare riguardo allo studio della cavitazione e dello spray e il conseguente comportamento della combustione.
Nel campo delle energie rinnovabili, l'attività di ricerca è stata svolta, negli ultimi tempi, in particolare nel campo della previsione della potenza prodotta da un impianto eolico. Sono stati analizzati diversi modelli di previsione per eseguire una mappatura non-lineare e per fornire un valido approccio per la previsione dell'energia eolica. Oggetto delle analisi sono stati i modelli Auto regressivi del tipo Moving Average (ARMA), le reti neurali artificiali (ANN) e Adaptive Neuro-Fuzzy (ANFIS). Alcuni nuovi metodi ibridi sono stati analizzati e proposti, con l'applicazione delle Wavelet di Daubechies impiegate per realizzare un ulteriore livello discreto di decomposizione dei dati originali, in combinazione con RNA, ARMA e modelli ANFIS, al fine di prevedere la produzione di energia di un parco eolico. In particolare, i risultati ottenuti con e senza la decomposizione wavelet sono stati confrontati per ciascuna delle summenzionate tecniche (RNA, ARMA e ANFIS), studiando l'errore di previsione dei diversi sistemi per vari orizzonti previsionali; sono state poi calcolate e rappresentate anche le distribuzioni statistiche dell’ errore. Nel campo aerospaziale, le attività di ricerca ha riguardato i fenomeni di combustione con propellente liquido nei motori a razzo. La combustione avviene in condizioni operative ben al di sopra dei punti critici del fluido in cui le proprietà dei reagenti mostrano densità molto elevate (dello stesso ordine di grandezza del liquido), diffusività tipiche della fase gas e solubilità dipendenti dalla pressione. Vi è un grande interesse nello sviluppo di motori a razzo che utilizzano metano e ossigeno liquido come propellenti. Nella studio numerico di fiamme con iniezione di LOX/CH4, la scelta del modello di combustione è un punto critico: esso deve essere accurato nella descrizione dei fenomeni ma dovrebbe essere caratterizzato da un basso costo computazionale. Diversi modelli di combustione sono stati utilizzati come l’approccio Eddy-dissipation finite-rate basato sulla chimica cinetica di Arrhenius, l’approccio equilibrium mixture fraction model (PDF) e l’approccio stazionario di tipo Flamelet. Sono stati utilizzati schemi che descrivono diverse cinetiche chimiche, come lo Skeletal e il Jones-Lindstedt, che permettono di limitare il numero di reazioni e le specie ma prendendo in considerazione anche le specie intermedie che si sviluppano nella fiamma. Infine, è stato usato un approccio euleriano utilizzando sia l'equazione di stato del gas ideale che reale; inoltre per una accurata simulazione della la fase discreta, è stato utilizzato un approccio euleriano della fase gas e un approccio lagrangiano per lo spray.
Il tema del controllo attivo del flusso è stata oggetto di studi e ricerche. In particolare, è stato modellato numericamente il comportamento di una singola barriera dielettrica di scarico (SDBD) di un attuatore plasma, studiando le sue applicazioni come attuatore di flusso. Il plasma agisce come una sorgente di moto per lo strato limite permettendo di rimanere attaccato su una grande porzione del profilo aerodinamico.
Le simulazioni RANS sono state eseguite utilizzando un codice CFD in cui l’azione del plasma è stata modellata come forza paraelettrica che agisce sulle particelle cariche nel flusso operante.
Utilizzando questo modello numerico, sono state simulate diverse condizioni operative su un profilo alare, dipendenti dalla direzione della forza, per studiare l'effetto della forza stessa sul flusso e sullo strato limite. La soluzione migliore per il controllo del flusso si realizza quando la forza che ha la componente nella direzione del flusso è positiva ed è presa in considerazione anche la componente normale al flusso. Infine, questo modello numerico è stato utilizzato per lo studio del potenziale degli attuatori al plasma, così da eliminare la separazione del flusso sulla pala di un compressore.
In particolare, lo studio si è incentrato sulla valutazione dell'aumento del rendimento del compressore a seconda della forza dell'attuatore e della posizione sulla pala.
Sono presenti diversi studi che utilizzano un'analisi numerica per studiare la riduzione della separazione dello strato limite negli stadi statorici subsonici con alto carico per mezzo di diverse tecniche di controllo attivo. In particolare tre diverse tecniche sono state applicate: l'attuazione per mezzo di getto continuo, getto sintetico (SJA) con flusso medio di massa nullo ed attuazione al plasma. Utilizzando la modellazione numerica, è stato studiato l'effetto di attuatori plasma per ridurre la separazione dello strato limite, aumentando il rendimento delle turbomacchine. Il confronto tra le diverse tipologie di attuazione dimostra che, riducendo le strutture di flusso secondario, ciascuna tecnica di attuazione influenza positivamente le prestazioni dello stadio statorico, anche se nel getto continuo i costi energetico del controllo sono rilevanti.