Il corso fornisce gli elementi di base della Meccanica dei Fluidi con riferimento ai principi e le equazioni che governano il moti dei fluidi e le applicazioni alle correnti in pressione ed a pelo libero.
- Idraulica, Michele Mossa e Antonio Felice Petrillo, Casa Editrice Ambrosiana, 2013.
- Lezioni di Idraulica, Luigi Montefusco, Pitagora Editrice Bologna, 2005.
- Meccanica dei Fluidi, Yunus A. Cengel e John M. Cimbala, edizione italiana a cura di Giuseppe Cozzo e Cinzia Santoro, McGraw- Hill, 2007.
Obiettivi Formativi
Fornire gli strumenti teorico-applicativi di base per lo studio dei principali fenomeni di interesse ingegneristico nella meccanica dei fluidi.
Avviare lo studente all'analisi dei problemi tecnici mediante l'approccio ingegneristico.
Capacità di analizzare i principali fenomeni della meccanica dei fludi - capacità di applicazione degli strumenti di analisi per la risoluzione di problemi tecnici di statica e dinamica dei fluidi.
Prerequisiti
Superamento dell'esame di Meccanica dei Continui.
Metodi Didattici
Lezioni frontali in aula; esercitazioni in aula e nel laboratorio di Idraulica.
Altre Informazioni
Materiale didattico, incluse le dispense del corso, disponibili su Moodle.
Modalità di verifica apprendimento
L'esame prevede una prova scritta ed orale congiunta da svolgersi nello stesso appello; in particolare:
a) lo svolgimento di un compito scritto in un tempo massimo di 40 minuti;
b) nel caso di scritto sufficiente, una prova orale nello stesso giorno dello scritto e composta da due domande sul programma del corso.
L'esame si svolge in presenza.
Programma del corso
1. INTRODUZIONE: unità di misura delle grandezze fisiche, notazioni, sistemi di riferimento.
3. IL MEZZO CONTINUO: definizioni, grandezze intensive ed estensive, descrizione lagragiana ed euleriana, il teorema del trasporto, equazioni di continuità e del moto in forma differenziale e integrale, il Teorema di Cauchy, il tensore degli sforzi, equazioni del moto di Cauchy, equazioni del momento della quantità di moto.
4. STATICA DEI FLUIDI: le equazioni della statica, le equazioni costitutive, pressioni assolute e relative; fluidi incomprimibili, spinte su superfici piane e curve, galleggianti e corpi immersi; fluidi comprimibili: distribuzione della pressione, propagazione delle onde di pressione (velocità del suono).
5. CINEMATICA:, schemi e rappresentazioni del moto (traiettorie, linee di corrente, linee di fumo), derivata materiale, l'accelerazione, l’analisi locale del moto, l'equazione di continuità (forma integrale e differenziale), l'equazione di continuità per il tubo di flusso.
6. DINAMICA DEI FLUIDI A COMPORTAMENTO IDEALE: definizioni, equazioni del moto di Eulero, teorema di Bernoulli, applicazioni (foronomia, tubo di Pitot, tempo di svuotamento di un liquido da un serbatoio), estensione del teorema di Bernoulli alle correnti, applicazioni (Venturimetro). Equazioni della dinamica in forma integrale, applicazione al calcolo delle spinte dinamiche di getti e correnti (turbine idrauliche, elica, turbina eolica).
7. DINAMICA DEI FLUIDI REALI: moto laminare, esperienza di Reynolds, legame costitutivo di Newton, equazioni del moto di Navier-Stokes, applicazioni (moto tra lastre piane parallele e in condotti cilindirici), pendenza motrice, resistenza al moto.
8. MOTI DI FILTRAZIONE: definizioni, falde artesiane e freatiche, legge di Darcy, applicazioni.
9. MOTO TURBOLENTO: definizioni, le equazioni di Reynolds, le tensioni di Reynolds, la viscosità turbolenta, lo schema di Prandtl, le leggi di distribuzione della velocità media su parete liscia e scabra, le leggi di resistenza, diagramma di Moody.
10. CORRENTI IN PRESSIONE: moto uniforme e permanente, le perdite distribuite e concentrate, perdita di Borda, linee dei carichi piezometrici e totali, problemi di verifica e di progetto, problemi altimetrici nelle condotte (sifoni), impianti di sollevamento e impianti idroelettrici.
11. CORRENTI A SUPERFICIE LIBERA: definizioni, moto uniforme, scale di deflusso, energia specifica, le grandezze critiche in una corrente, applicazioni a fenomeni localizzati (deflusso corrente sopra una soglia e attraverso un restringimento).
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
SDG 7 Energia pulita e accessibile
SDG 11 Città e comunità sostenibili
SDG 13 Agire per il clima