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Analysis and Approximation of Hamilton Jacobi equations on irregular data
No full textWe will present some numerical schemes for some
non classical Hamilton-Jacobi equations. We will consider an Eikonal
equation with discontinuous coefficients. In this case, through a
particular
condition on the discontinuities we can preserve a comparison principle
for the solutions. We will introduce ans study a
semiLagrangian numerical scheme also deriving error bounds. Another
case which we will present is an eikonal equation on a graph. We will
briefly
present the notion of viscosity solution in this situation
introduced by Camilli and al. in 2010 and we will build a numerical
approximation for it. Some numerical solutions for the
Shape-from-Shading problem and for an optimal control problem on a
domain with constraints will be presented
Proposal of a Packet Optical Transport Node for Next Generation Networks
No full textIn order to reduce packet-processing rate without requiring changes in the end systems, a simplified and more scalable packet switch forwarding mechanism, patented in Ericsson, has been proposed. It is based on a proprietary burst structure consisting of a group of frames of the same flow headed by a control frame and transmitted spaced by a proprietary inter-frame gap. That allows recognizing frames of the same burst at transit nodes and consequently to change dynamically burst content and size across the network on the basis of the available bandwidth and intermediate grooming opportunities. These features make it a very competitive approach in the context of packet optical transport being able to support multi-granular switching, from packet up to wavelength switching.
Seamless and efficient integration with DWDM system is also provided through a new proposed mechanism for dynamic load balancing among different Ethernet parallel links, which takes advantages from burst sequence number information carried by the Ethernet burst control frame to re-order bursts of a same flow at each transit node. Such mechanism allows to support flow splitting among different output links improving bandwidth utilization and allowing intra-wavelength grooming
Investigation of Terahertz and Mid-Infrared Metamaterials
No full textIn this work metamaterial devices for the terahertz (THz) and mid-infrared (Mid-IR) spectral range have been simulated, fabricated by electron beam lithography and experimentally investigated by Fourier Transform Infrared Spectroscopy. We could implement active devices for the THz range, based on high temperature superconductors, exhibiting a tunable resonant response driven by temperature. Moreover we designed and studied plasmonic devices for the mid-IR range with optimized electric field profile and performance for high sensitivity surface plasmon-based environmental sensors
OTTIMIZZAZIONE DI SCUDI TERMICI PER MANOVRE ORBITALI AEROASSISTITE
No full textL’utilizzazione dell’atmosfera planetaria, con l’intento di ridurre la massa di propellente necessaria per effettuare una manovra orbitale attorno al pianeta stesso, è una tecnica valutata da tempo con molto interesse per i potenziali benefici ottenibili. Ogni risparmio in propellente, infatti, può essere trasformato in un aumento di carico utile trasportato oppure in un ampliamento di taluni sottosistemi del veicolo spaziale.
Normalmente al fine di poter trarre il massimo benefico da una manovra aeroassistita diventa indispensabile un “uso più intenso” del segmento atmosferico del volo spaziale, sia per profondità degli strati attraversati ed anche per durata di tempo di volo. Questi fatti implicano come diretta conseguenza l’adozione di uno scudo termico più massiccio. Un naturale interrogativo che scaturisce a questo punto – e che si è trasformato nella research question alla base del presente lavoro – è se l’accresciuta massa del sistema di protezione termica possa diminuire fortemente o, al limite, cancellare il beneficio derivante dal risparmio di propellente rendendo inefficace il ricorso alla manovra aeroassistita. Lo scopo principale della ricerca è stato quindi quello di trovare, per una data missione aeroassistita, la combinazione ottima di traiettoria e di configurazione dello scudo termico che rendesse massimo il risparmio globale di massa di propellente e di protezione termica stessa.
All’uopo è stata proposta una metodologia, successivamente tradotta in codice numerico, tesa a realizzare uno strumento integrato – per la massima parte originale – per l’ottimizzazione complessiva e combinata di traiettorie aeroassistite e rispettivi scudi termici. L’idea è stata quella di creare a beneficio del progettista un tool, nel contempo rappresentativo, flessibile ed esaustivo, di ausilio nelle fasi di preparazione preliminare di una missione spaziale. Il tool fa riferimento a modelli termici altamente rappresentativi per materiali ablativi unitamente ad un modello dinamico di veicolo spaziale con controllo di assetto e ad un ottimizzatore globale opportunamente studiato per ottenere rapidità di convergenza.
L’analisi è stata affrontata, sempre per ragioni di maggiore rappresentatività, accoppiando i modelli termici e dinamici del problema, naturalmente collegati e mutuamente interferenti, modalità che per contro viene proposta molto raramente in letteratura a causa dell’enorme aggravio a livello di tempo macchina richiesto. Il margine di convenienza della manovra aeroassistita viene valutato per confronto con l’equipollente manovra extraatmosferica totalmente propulsiva.
Come applicazione sono stati esaminati tre casi di studio, differenti per tipologia di manovra, veicolo e scudo termico adottato, al fine di ottenere una casistica sufficientemente ampia ed affrontando per di più tematiche progettuali diversificate.
Con il primo caso di studio, aerofrenaggio da orbita terrestre alta ad orbita bassa, si è inteso valutare quali tra le caratteristiche del veicolo e del suo scudo termico impattino maggiormente sulla soluzione ottima.
I risultati in tale caso mostrano la grande influenza del tipo di materiale ablativo utilizzato e del valore dell’efficienza aerodinamica del veicolo mentre altre grandezze giocano un ruolo minore. Considerevoli benefici possono essere tratti inoltre da un attento progetto termico mediante l’adozione di un coefficiente di sicurezza termica adeguato e l’impiego di tipi di adesivo ad alte prestazioni per la bond-line, cioè il film che collega lo scudo termico alla struttura sottostante.
Il secondo caso di studio, più complesso ed articolato, ha invece riguardato la valutazione della convenienza per una manovra di variazione di inclinazione di piano orbitale da parte di un veicolo spaziale dotato di scudo termico misto ablativo/riutilizzabile. Sono state determinate, al variare parametrico del livello ammissibile di flusso termico entrante, le traiettorie ottime e le rispettive configurazioni ottime dello scudo termico, intese come mappatura della localizzazione dei vari materiali e dei loro spessori minimi. I risultati indicano che, con l’adozione di opportuni materiali ablativi, la manovra aeroassistita, nel caso in esame, risulta più conveniente dell’equivalente manovra totalmente propulsiva anche considerando l’incremento di massa del veicolo dovuto alla presenza del sistema di protezione termica. Per di più il caso maggiormente conveniente che è stato rilevato è quello che prevede uno scudo termico interamente ablativo in carbon phenolic a bassa densità nell’ipotesi di assenza di vincolo sul flusso termico entrante.
Il terzo caso di studio, infine, è un esercizio di dimensionamento e di definizione di configurazione ottima dello scudo termico per un veicolo a cellula rigida portante, previsto per una futura missione di aerocattura su Nettuno, partendo da una traiettoria ottima assegnata. I risultati mostrano la convenienza dell’adozione di uno scudo termico a più materiali ablativi, differenti a seconda della zona da proteggere del veicolo.
Come corollario non scontato, e per una valutazione dell’impatto della scelta effettuata a livello metodologico, è stato dimostrato come l’opzione della soluzione accoppiata dei problemi termici e dinamici comporti l’ottenimento di risultati sensibilmente diversi dal caso disaccoppiato, grazie alla maggiore rappresentatività adottata. Inoltre agendo con il disaccoppiamento si ottengono soluzioni conservative, quindi sfavorevoli, per quanto riguarda la valutazione della convenienza della tecnica aeroassistita. Il maggior carico computazionale richiesto trova quindi una giustificazione progettuale, per lo meno per gli ambiti per i quali il tool è stato realizzato.
Da ultimo la validazione del tool ha avuto riscontro positivo con risultati di casi analoghi di letteratura
Approcci equivalenti continui nella costruzione di modelli geologico-tecnici di versanti naturali in roccia
No full textL’attività di ricerca si è sviluppata nel campo della geologia applicata. In particolare l’attenzione è stata concentrata sulla caratterizzazione fisica e geomeccanica degli ammassi rocciosi fratturati in tutti i suoi aspetti (dalle prove di laboratorio, ai rilievi geomeccanici, alla costruzione di modelli geologico-tecnici).
L’attività si è concentrata nel settore meridionale della Calabria tirrenica, in Provincia di Reggio Calabria, nei comuni di Villa San Giovanni, Scilla, Bagnara Calabra, Seminara e Palmi.
Accanto ad un rilevamento geologico e geomorfologico di dettaglio dell’intera area (circa 100 km2 in scala 1:5.000), sono state condotte analisi di stabilità di versanti naturali in roccia interessati dalla presenza di diverse opere antropiche, principalmente imbocchi di gallerie autostradali. In questi settori il rilevamento geologico e geomorfologico è stato condotto in scala 1:1.000 e 1:2.000.
L’acquisizione e l’elaborazione dei numerosi dati geomeccanici di sito, sia su affioramenti naturali e antropici in superficie sia su fronti di scavo in galleria, hanno inoltre consentito di classificare gli ammassi rocciosi in funzione del loro grado di fratturazione e di determinare i parametri di resistenza e i moduli di deformabilità degli stessi. In particolare è stata messa a punto una nuova procedura finalizzata a classificare gli ammassi rocciosi in funzione unicamante dei parametri quantitativi che ne descrivono il grado di fratturazione (Jv e Ib). Poiché questa classificazione si basa sulla fusione di questi due indici, il parametro finale descrittivo degli ammassi è stato denominato Indice Sintetico di Discontinuità (ISD). E’ stata quindi prodotta una cartografia geomeccanica e geologico-tecnica di dettaglio (scala 1:1.000 e 1:2.000) per ogni sito preso in esame, che ha consentito di effettuare analisi di stabilità (back-analysis) sui diversi versanti, sia con metodi all’equilibrio limite globale, sia con modellazioni alle differenze finite.
Le analisi di stabilità per i tre versanti presi in esame, interessati da fenomeni gravitativi (Monte Pacì, Santa Trada e Feliciusu), restituiscono risultati estremamente confortanti circa la possibilità di applicare la procedura di classificazione messa a punto (Metodo dell’ISD), e consentono quindi di considerare validi i modelli geologico-tecnici così realizzati
Classificazione ecologica territoriale e serie di vegetazione: i querceti termofili del settore Tirrenico dell’Appennino centrale.
No full textObiettivo di questo lavoro è proporre e testare una metodologia per la delimitazione, il campionamento e la definizione delle serie di vegetazione. La metodologia viene applicata nel settore appenninico dell’Italia centrale per definire le serie di vegetazione dei querceti a Quercus virgiliana e Q. pubescens. La delimitazione degli ambiti territoriali di pertinenza di queste serie (unità ambientali) è stata effettuata tramite la classificazione ecologica territoriale, il cui obiettivo è l’individuazione di aree ecologicamente omogenee. Le unità ambientali, individuate tramite l’integrazione in ambiente GIS delle informazioni climatiche, litologiche e morfologiche, sono state utilizzate come base per la stratificazione del campionamento fitosociologico della vegetazione. Per testare la validità del campionamento, l’insieme dei rilievi effettuati è stato sottoposto a “Permutation multivariate Analysis of Variance”, effettuata sui dati delle specie di tutti i rilievi, raggruppati in base all’unità ambientale di appartenenza. Per definire le serie in termini sinecologici, sindinamici e sintassonomici i rilievi delle comunità forestali, arbustive ed erbacee, sono stati sottoposti a tecniche di analisi multivariata. Nonostante la tappa matura delle serie analizzate sia rappresentata da foreste fisionomicamente simili e con distribuzione ridotta, l’integrazione dell’approccio fitosociologico e della classificazione ecologica ha permesso di individuare 5 serie di vegetazione, ciascuna con una combinazione unica di stadi dinamici, la cui composizione specifica riflette la diversità ecologica delle unità ambientali individuate. Si sottolinea, dunque, l’importanza della stratificazione del campionamento fitosociologico tramite le unità ambientali, in quanto strumento efficace sia per la classificazione e caratterizzazione ecologica delle comunità vegetali, che per la ricostruzione delle serie di vegetazione
Tampering in Wonderland
No full textPhD Thesis submitted for partial fullfilment of the PhD in Information and Communication Engineering (XXIV ciclo)CWI (Amsterdam
Optical control of the orbital angular momentum of light: techniques and devices
No full textA theoretical and experimental study of optical vortices and phase singularities has been performed, focusing on generation and control techniques. New devices capable of generating optical vortices have been proposed and manipulation and tuning of the orbital angular momentum of a light beam via linear and nolinear optical processes has been studied and experimentally demonstrated.SBAI Department; QUANTUM OPTICS LAB at SELEX SISTEMI INTEGRATI - GENOV