- Docente: Alberto Armigliato
- Crediti formativi: 6
- SSD: GEO/10
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea Magistrale in Fisica del sistema Terra (cod. 8626)
Conoscenze e abilità da conseguire
Al termine del corso, lo studente possiede i concetti fondamentali di dinamica dei fluidi newtoniani, le sue applicazioni allo studio della convezione termica e delle onde di gravità. Infine, lo studente possiede le conoscenze di base relative a materiali viscoelastici, con comportamento intermedio fra quello elastico e quello viscoso e relative a materiali poro-elastici, in cui è presente una fase fluida all'interno di una matrice solida permeabile. In particolare, lo studente è in grado di: - valutare le condizioni di instabilità gravitativa in un fluido; - caratterizzare i diversi regimi di propagazione delle onde di gravità; - risolvere semplici problemi di equilibrio quasi-statico in materiali prossimi alla temperatura di solidus; - descrivere quantitativamente i fenomeni di convezione idrotermale e l'interazione fluidi-roccia.
Contenuti
Introduzione generale:
- Fluidi newtoniani
- Principi di conservazione, equazioni di Navier-Stokes e leggi della termodinamica
- Flussi laminari e transizione alla turbolenza: numero di Reynolds
- Le equazioni in un pianeta in rotazione: equazione della vorticità.
- Approssimazione di Boussinesq.
Onde nei fluidi
- Onde di gravità alla superficie di un fluido, approssimazione di “shallow water” e di “deep water”
- Tensione superficiale
- Onde interne in fluidi stratificati.
Instabilità
- Instabilità di Kelvin-Helmholtz
- Convezione di Rayleigh, convezione di fluidi riscaldati internamente
- Instabilità di Rayleigh-Taylor.
Cenni di teoria della turbolenza
- Decomposizione di Reynolds
- Leggi del moto e della termodinamica per un flusso turbolento
- Energia del moto medio e del moto turbolento
- Produzione di turbolenza "in cascata", microscala di Kolmogorov, spettro di Kolmogorov nel sub-range inerziale.
- Eddy viscosity, moti geostrofici, spirali di Ekman.
Testi/Bibliografia
Dispense del docente, reperibili su https://virtuale.unibo.it al termine di ciascuna lezione.
Gran parte degli argomenti trattati a lezione possono essere trovati in:
- Pijush Kundu, Ira Cohen, David Dowling: Fluid Mechanics - Academic Press. L'edizione più recente è la 6a, pubblicata nel 2015.
- Donald Turcotte, Gerald Schubert: Geodynamics - Cambridge University Press, 3rd Edition, 2014.
- Etienne Guyon, Jean-Pierre Hulin, Luc Petit, Catalin D. Mitescu: Physical Hydrodynamics (2nd Ed.) - Oxford University Press, 2015.
Metodi didattici
Lezioni in aula
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
La verifica avviene attraverso esame orale.
Il colloquio, che in generale verte su tre domande su altrettanti argomenti, mira a
valutare il raggiungimento degli obiettivi didattici del
Corso:
- conoscere la dinamica dei fluidi newtoniani.
- conoscere i modelli quantitativi dei principali fenomeni quali:
onde di gravità, convezione, transizioni alla turbolenza.
L'esame ha una durata media di un'ora.
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Alberto Armigliato
SDGs
L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.