Ingegneria industriale e dell'informazione

Settori scientifico disciplinari compresi nell'area 9:

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Recent Submissions

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  • Publication
    Coupling of experimental and computational approaches for the development of new dendrimeric nanocarriers for gene therapy.
    (Università degli studi di Trieste, 2015-03-23)
    Marson, Domenico
    ;
    Pricl, Sabrina
    Gene therapy is increasingly critical in the treatment of different types of maladies. The approach of gene therapy can be fundamental in dealing with many kinds of tumors, viral infections (e.g., HIV, HSV), and disturbs linked to genetic anomalies. However, the use of nucleic acids is limited by their ability to reach their action site—the target cell and, often, the inside of its nucleus. Dendrimers, on the other hand, are an interesting kind of polymers, the general synthetic scheme of which is relatively of recent development (∼1980). Among the many possible uses of these polymers, they revealed themselves as great nanocarriers for drugs in general, and particularly for genetic material. Many of the properties of these molecules are directly linked to their structure, and this in turn is critically influenced by their molecular composition. Exploiting in silico techniques, we can reveal many informations about the atomistic structure of dendrimers, some of which are otherwise difficult to gather. The interactions between the carrier and its cargo, and also with all the biological systems that are interposed between the administration and the reaching of the target (e.g., serum proteins, lipid membranes. . . ) are of critical importance in the development of new dendrimers for gene therapy. These interactions can be described and studied at a detail once unthinkable, thanks to the in silico simulation of these systems. In this thesis many different molecular simulation techniques will be employed to give a characterization as precise as possible of the structure and interactions of new families of dendrimers. In particular two new families of dendrimers (viologen and carbosilane) will be structurally characterized, and their interactions with albumin and two oligodeoxynucleotide, respectively, will be described. Then, the point of view of these interactions will be changed: the interactions between a fifth generation triethanolamine-core poly(amidoamine) dendrimer (G5 TEA-core PAMAM) and a sticky siRNA will be studied, varying the length and chemical compositions of the overhangs of the siRNA. Studying dendrimers the use of new molecular simulations techniques were deepened, and such techniques will be employed in other parallel projects. We’ll see the steered molecular dynamic method applied in the study of one mutation of the SMO receptor. The development of biological membranes models (that will be used in future to study the interactions of dendrimers with such membranes) was also used to refine and better characterize the σ1 receptor 3D model, previously developed by our research group. A detailed characterization of the putative binding site of this receptor will be given, employing this refined model.
      1086  940
  • Publication
    Experimental analysis and dynamic simulation of solar cooling systems
    (Università degli studi di Trieste, 2015-04-28)
    Alessandrini, Stefano
    ;
    Micheli, Diego
    ;
    Taccani, Rodolfo
    Il continuo aumento della richiesta di energia elettrica e la conseguente crescita dei valori di anidride carbonica nell'atmosfera terrestre crea sempre più la necessità di attuare modifiche sostanziali non solo nei metodi di produzione dei settori energetico e industriale, ma anche nella vita di ogni abitante del pianeta. Questa tesi analizza la possibilità di utilizzare l'energia solare per la produzione di acqua fredda grazie alla contemporaneità tra la disponibilità di energia rinnovabile e la richiesta di raffrescamento durante il periodo estivo. Due diversi impianti sperimentali, dotati di collettori solari a tubi evacuati commerciali e chiller ad adsoprbimento di piccole dimensioni (20 kW), sono stati monitorati ed i primi risultati sperimentali sono presentati in questo studio. Per studiare soluzioni diverse e trovare un design ottimale, un modello di simulazione dinamica è stato creato e testato utilizzando il software commerciale TRNSYS 17.
      800  1995
  • Publication
    Structure borne noise due to marine diesel engines: experimental study and numerical simulation for the prediction of the dynamic behaviour of resilient mounts
    (Università degli studi di Trieste, 2015-04-28)
    Moro, Lorenzo
    ;
    Biot, Marco
    Gli alti livelli di comfort che sono richiesti oggigiorno a bordo di navi da crociera e mega-yachts, portano i progettisti a concentrare la loro attenzione sul problema del rumore strutturale. I motori diesel quattro tempi che sono installati a bordo nave come motori principali o diesel generatori, sono tra le principali sorgenti di rumore strutturale. Per questa ragione, al fine di ridurre l’energia vibrazionale generata da queste sorgenti e trasmessa, tramite le strutture nave, ai locali alloggio, i motori diesel sono sospesi mediante elementi resilienti. Tali elementi resilienti disaccoppiano la sorgente di rumore e vibrazioni (motore diesel) dal mezzo di propagazione (le strutture nave) e isolano dunque la sorgente dalle strutture riceventi. I livelli di rumore strutturale misurati alle fondazioni del motore diesel dipendono dai livelli di velocità misurati sulla sorgente (cioè ai piedi del motore diesel), dai livelli di impedenza meccanica degli elementi resilienti e dai livelli di mobilità meccanica delle fondazioni del motore diesel. Il single-point approach è un approccio semplificato per la previsione dei livelli di rumore strutturale che trascura l’interazione tra elementi resilienti. Secondo tale teoria, al fine di ridurre il rumore strutturale trasmesso attraverso gli elementi resilienti alle strutture nave, si deve ridurre l’impedenza meccanica degli elementi resilienti così come la mobilità meccanica delle fondazioni del motore diesel. In altre parole, si devono aumentare la rigidezza dinamica degli elementi resilienti così come l’impedenza meccanica delle fondazioni del motore diesel. Ad oggi, l’impedenza meccanica degli elementi resilienti può essere ricavata solo mediante prove sperimentali in laboratorio, mentre la mobilità meccanica del motore diesel è solitamente misurata quando la nave è in costruzione. Dunque non vi è la possibilità di predire, in fase progettuale, il rumore strutturale dovuto ai motori diesel. In questa tesi, viene presentata una procedura per la simulazione del rumore strutturale dovuto a motori diesel marini. La procedura si basa su test sperimentali e simulazioni numeriche. Nella prima parte della tesi sono richiamate le basi teoriche necessarie per l’esecuzione delle procedure numeriche e delle prove sperimentali. Sono dunque presentati i risultati delle analisi numeriche per simulare la mobilità delle fondazioni dei motori diesel marini. I risultati delle analisi FEM sono stati validati mediante confronto dei risultati delle analisi numeriche con i dati ottenuti da una campagna di misure eseguite a bordo nave. Successivamente sono presentati i risultati di una serie di prove eseguite per collaudare una nuova macchina sperimentale per misurare l’impedenza meccanica degli elementi resilienti. Lo scopo del collaudo era definire una procedura per l’utilizzo della macchina e per l’esecuzione di prove sperimentali in accordo alla ISO 10846, che è considerata normativa di riferimento per questo tipo di prove. Si è dunque proceduto con l’esecuzione di prove sperimentali eseguite su un elemento resiliente per motori diesel marini. Le prove sono state eseguite a differenti carichi statici. I risultati di queste prove sperimentali sono stati utilizzati per settare un modello numerico che simuli il comportamento non-lineare del componente in gomma del resiliente. I risultati ottenuti sia dalle prove sperimentali sia dalle simulazioni numeriche sono stati utilizzati per predire il rumore strutturale generato dai motori diesel, in accordo al single-point approach. I risultati ottenuti dall’applicazione del metodo sono stati confrontati con misure eseguite a bordo e sono stati discussi per evidenziare vantaggi e svantaggi dell’applicazione del metodo. Le procedure numeriche per la simulazione del comportamento dinamico del resiliente e della fondazione costituiscono un primo passo per l’ottimizzazione del sistema di isolazione del motore diesel marino.
      1788  1592
  • Publication
    Maintenance of electrical machines: Instantaneous Angular Speed analysis
    (Università degli studi di Trieste, 2015-04-28)
    Spagnol, Marco
    ;
    Boscarol, Alessandro
    ;
    Bregant, Luigi
    This research is focused on the condition monitoring of electrical machines and its long term purpose is to monitor electrical and mechanical faults at the same time, in non-stationary conditions (variable load and speed), with a single piece of hardware. The Instantaneous Angular Speed (IAS) measurement of an electrical machine is proposed and analysed in order to detect the fault development inside it. Chapter 1 introduces some basic principles about the maintenance of an electrical machine. Machine unscheduled downtimes are frequently caused by bearing faults, and rotor/stator faults. Monitoring systems are needed when the machine is very important for the plant (cost, safety). In this chapter, the electrical machine’s behaviour is also examined. Induction electrical machines have been chosen for this research. A review of the excitation frequencies is reported in the chapter. In the last section, characteristic fault frequencies (from mechanical and electrical sources) are collected. Chapter 2 presents the IAS measurement and its signal processing. The IAS is the measurement of the shaft rotating speed in order to visualize what’s happening during a single or in multiple turns. There are many measurement methods which are based either analogical to digital conversion or which use counters. Analogical to digital methods use a standard data acquisition board. Counter methods have to use specific hardware that is more expensive, but with less data to store. In this research, the counter method is used, combined with the Elapsed Time (ET) counting technique. Chapter 3 describes the encoder system. Its output signal is acquired with an oscilloscope and with the counter board. The signal’s differences are highlighted. In this chapter, the measurement’s source of errors are listed: the encoder’s geometrical error, the counter’s quantization error, the clock stability and the general electrical noise. Chapter 4 collects all the experimental tests done during the PhD research. Three experimental test rigs are shown and two measurements at Nidec ASI S.p.A. are reported. Note that the experimental test rigs were designed and built at the Università degli Studi di Trieste during the three years of the PhD. Experimental Test Rig 1 (ETR1) is used to understand the electrical motor’s behaviour with varying speed, the difference between the IAS and the speed acquired with the Torsional Laser Vibrometer, the difference between the IAS and the acceleration signal measured with an accelerometer located on the motor’s stator, the effect of the unbalance in the IAS measurement. Experimental Test Rig 2 (ETR2) allows to examine the load effect on the IAS measurement, the magneto-motive force harmonics, the slip and the rotor effects. Experimental Test Rig 3 (ETR3) is designed in order to detect the Inner Race Bearing Fault (Ball Pass Frequency Inner - BPFI) with varying load. The acceleration, the voltage and the current are compared with the Instantaneous Angular Speed. The motor is also tested with an unbalanced power supply. The two measurements at Nidec ASI S.p.A show how the IAS measurement could be implemented in an industrial machine larger than the one tested in the laboratory. This research presents the pros and cons of the IAS measurement, highlighting the capability of detecting BPFI bearing fault, feeling the load variations owing to the brake system (a synchronous generator), measuring the Fundamental Train Frequency of an healthy bearing, detecting unbalance in the rotor and other special features. The author would like to thank the Fondo Sociale Europeo, the Regione Friuli Venezia Giulia and Nidec ASI S.p.A (an electrical motor company) for the sponsorship and the collaboration during the three PhD years covered by the SHARM project ”Manutenzione Preventiva Integrata”.
      912  828
  • Publication
    High resolution ship hydrodynamics simulations in opens source environment
    (Università degli studi di Trieste, 2015-04-16)
    Del Puppo, Norman
    ;
    Piller, Marzio
    The numerical simulation of wake and free-surface flow around ships is a complex topic that involves multiple tasks: the generation of an optimal computational grid and the development of numerical algorithms capable to predict the flow field around a hull. In this work, a numerical framework is developed aimed at high-resolution CFD simulations of turbulent, free-surface flows around ship hulls. The framework consists in the concatenation of “tools” in the open-source finite volume library OpenFOAM®. A novel, flexible mesh-generation algorithm is presented, capable of producing high-quality computational grids for free-surface ship hydrodynamics. The numerical framework is used to solve some benchmark problems, providing results that are in excellent agreement with the experimental measures.
      691  557