04294 - MECCANICA DEI FLUIDI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le conoscenze interdisciplinari di base necessarie per affrontare i problemi ingegneristici nel campo della meccanica dei fluidi applicabili nei settori dell'Ingegneria Meccanica.

Contenuti

1. Energia, forza e lavoro dei fluidi – premessa
   1. La Meccanica dei Fluidi
   2. Finalità del corso
   3. Molteplicità degli approcci
   4. Principio di conservazione dell’energia meccanica di un fluido
   5. Seconda legge di Newton e teorema della quantità di moto
   6. Approccio sperimentale e fluidi reali in regime turbolento
   7. Equazioni indefinite, soluzioni analitiche in regime laminare
      
2. Reologia dei Fluidi
   1. Che cos’è un fluido, sistema continuo
   2. Densità e peso specifico
   3. Tensione di vapore e cavitazione
   4. Energia meccanica
   5. Coefficiente di comprimibilità
   6. Celerità e numero di Mach
   7. Viscosità
3. Statica dei Fluidi
   1. Pressione
   2. Spinte idrostatiche
   3. Spinte idrostatiche su superfici curve
   4. Galleggiamento
   5. Moti rigidi
4. Cinematica e principi di conservazione
   1. Cinematica dei fluidi
   2. Derivata sostanziale
   3. Conservazione della massa
   4. Teorema di Bernoulli
   5. Tubo di Pitot
   6. Processi di efflusso
   7. Significato energetico, venturimetro
   8. Linee dei carichi
   9. Equazione indefinita di Euler
   10. Derivazione del teorema di Bernoulli dall’equazione di Euler
   11. Distribuzione delle pressioni perpendicolarmente alle linee di corrente
5. Approccio globale: equazioni cardinali o integrali
   1. Volume di controllo
   2. Teorema del trasporto di Reynolds
   3. Equazione di continuità della massa
   4. Seconda legge di Newton e conservazione della quantità di moto
   5. Forze trasmesse da urti di getti
   6. Forze trasmesse su pezzi speciali di impianto
   7. Macchine idrauliche a reazione
6. Perdite di carico distribuite
   1. Regime laminare e turbolento
   2. Esperienza di Reynolds, coefficiente di resistenza
   3. Abaco di Moody, formule
   4. Lunghe condotte: sforzo tangenziale, equazione di Darcy
7. Impianti idraulici
   1. Problemi di verifica e progetto
   2. Verifica di una lunga condotta a gravità
   3. Perdite concentrate
   4. Impianti a gravità
   5. Impianto di pompaggio
   6. Pompe in serie e in parallelo
   7. Altezza minima di aspirazione
   8. Reti
8. Approccio indefinito: equazioni differenziali
   1. Equazione di continuità della massa
   2. Equazione di Cauchy
   3. Tensore delle velocità di deformazione
   4. Equazione di Navier-Stokes
   5. Moto laminare di un fluido viscoso: equazione di Poisson
   6. Lastre piane e parallele
   7. Lubrificazione

Testi/Bibliografia

Yunus A. Cengel, John M. Cimbala. Meccanica dei Fluidi (terza edizione), McGraw-Hill Education, 2014.

Metodi didattici

L'insegnamento partecipa al progetto di innovazione didattica dell'Ateneo che prevede un formato blended di lezioni in presenza e da remoto.

In particolare le lezioni da remoto sarano volte a sviluppare alcuni casi di studio in un tipico approccio “FLIPPED LEARNING/PROBLEM-BASED” dove verranno applicate i concetti e le teorie studiate. Questo sarà propedeutico alla prova scritta finale.

L'insegnamento contribuisce ai 17 Obiettivi per lo Sviluppo Sostenibile (SDGs) dell’ONU. In particolare, gli Obiettivi

4: "Istruzione di qualità - Garantire un’educazione di qualità, equa e inclusiva, e opportunità di apprendimento permanente per tutti"

7: "Ridurre l’ineguaglianza - Ridurre l’ineguaglianza all’interno delle Nazioni e fra di esse"

sono perseguiti stimolando la collaborazione tra gli studenti divisi in gruppi eterogenei per provenienza e background. Il lavoro collettivo di gruppo è parte integrante alla valutazione finale.

La parte teorica verrà presentata in maniera tradizionale tramite lezioni forntali in presenza. Questo includerà lo sviluppo di alcuni esempilificazioni grafiche e di esercizi alla lavagna, inoltre verrà presentato con il proiettore il materiale di studio che varrà reso disponibile in formato elettronico.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Produzione di un elaborato scritto in una forma di collaborazione peer to peer e confronto in presenza su quanto fatto (analisi del caso studio) attraverso l’individuazione delle criticità e la comparazione dei diversi approfondimenti proposti dai gruppi.

I gruppi avranno la facoltà di discutere insieme al docente e in presenza le connessioni tra il caso di studio e gli approfondimenti proposti; questa fase potrà concorrere alla valutazione finale.

Prova scritta finale e prova orale sulla parte teorica.

Strumenti a supporto della didattica

Verrà proposto materiali di studio e verifica con il supporto di Virtuale e Esami On Line. Le singole parti funzionali dei casi di studio verranno ridotte in schemi di calcolo da risolvere (Quiz con grafici e domande concatenate tipo Cloze) sul modello dei temi della prova scritta finale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Massimo Guerrero