31036 - IDRAULICA T

Conoscenze e abilità da conseguire

Fornire le nozioni fondamentali della Meccanica dei Fluidi Continui e dell'Idraulica necessarie per seguire con profitto i corsi applicativi seguenti. Al termine del corso lo studente è in grado di effettuare verifiche e progetti di semplici schemi in pressione e a pelo libero.

Contenuti

Descrizione delle correnti e caratteristiche meccaniche dei fluidi. Principi generali.

Sistemi di misura. Analisi ed omogeneità dimensionale. Teorema di Buckingham (pi-greco). Modelli fisici in scala.

Statica: analisi delle forze agenti. Forze di massa e di superficie. Tensore degli sforzi e caratterizzazione dei fluidi. Idrostatica, barotropia, distribuzione delle pressioni e forze sulle pareti, galleggianti.

Cinematica. Descrizioni Lagrangiana ed Euleriana del moto. Velocità. Linee e funzione di corrente.  Vorticità e potenziale della velocità. Accelerazione locale e convettiva. Teorema del trasporto. Equazione di continuità, e forma non conservativa del teorema del trasporto.

Dinamica. Equazione di bilancio della quantità di moto.

Fluido perfetto. Teoremi di Kelvin, Helmoltz e di Bernoulli. Bilancio della energia meccanica. Distribuzione della pressione in moto irrotazionale. Meccanismo del vortex stretching.

Correnti monodimensionali: equivalenza fra i principi di bilancio della energia e della quantità di moto.

Reazione viscosa alla deformazione. Caduta di pressione in moto permanente e uniforme di un fluido viscoso. Dissipazione di energia dovute alla viscosità. Numero di Reynolds, instabilità del moto laminare, caratteristiche qualitative della turbolenza.

Strato limite e separazione della vena. Distribuzione delle pressioni su ostacoli e resistenza di forma. Brusco allargamento, perdite di carico concentrate.

Resistenza d'attrito. Distribuzione logaritmica della velocità vicino a parete lisce e scabre. Esperienze di Nikuradse e resistenza al moto di tubi lisci, artificialmente scabri ed a scabrezza naturale; formula di Colebrook & White. Formule tradizionali per la valutazione della resistenza al moto. Formula di Manning-Stricler e relazione fra parametri di scabrezza.

Elementi funzionali delle macchine idrauliche. Numeri caratteristici. Cavitazione e NPSH.

Verifica e progetto di condotte e reti in condizioni di regime. Controllo del flusso negli impianti e condizioni necessarie per il buon funzionamento. Metodi per la soluzione del problema di verifica, criteri di affidabilità ed economia per il progetto.

Moto dei fluidi in ammassi porosi, velocità di filtrazione, legge di Darcy e Forchheimer, distribuzione dei carichi, liquefazione di un mezzo proso granulare. Esempi.

Attrazione molecolare e tensione superficiale. Capillarità ed effetti connessi.

Moto vario nelle condotte, oscillazioni di massa.  Effetto della comprimibilità. Propagazione di onde elastiche lungo le condotte. Metodo delle caratteristiche. Manovre brusche e lente. Giunzione di condotte. Esempi di valutazione delle condizioni estreme di carico.

Correnti a pelo libero gradualmente variate. Corrente uniforme. Corrente critica e classificazione delle correnti. Effetti di una brusca variazione di sezione del canale. Profili di rigurgito. Risalto idraulico. Modellatore a risalto. Stramazzi di misura.

Moto vario delle correnti a pelo libero.  Onde inerziali, celerità e metodo delle caratteristiche;  onda derivante dal crollo di una diga soluzione di Ritter, risalto mobile e condizioni di discontinuità.  Approssimazione cinematica, celerità delle onde; onda derivante da un rilascio improvviso.  Fronti in uniforme avanzamento e forma del fronte in alveo secco. Ambiti di applicazione delle diverse approssimazioni.

Testi/Bibliografia

Consigliati

H. Rouse. Elementary fluid mechanics. Ed Dover, 1946.
YA Cengel & JB Cinbala, Meccanica dei fluidi, McGraw-Hill, Milano, 2007.

Altri

A. Cenedese. Meccanica dei fluidi, McGraw-Hill 2003.
P.M. Gerhart & R.J. Gross.  Fundamentals of Fluid Mechanics

Metodi didattici

Il corso si svolge tramite lezioni frontali, esercitazioni e visite al laboratorio.

Nelle lezioni vengono illustrati i principi e le nozioni teoriche e pratiche fondamentali.  Nelle esercitazioni vengono illustrate applicazioni delle nozioni con esempi numerici. Durante le visite al laboratorio vengono mostrate alcune esperienze utili alla comprensione delle nozioni impartite.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Due verifiche scritte infrannuali, valide una sessione.  Orale obbligatorio, semplificato per chi ha superato le prove scritte.  Nelle prove scritte sarà richiesta la soluzione di problemi simili a quelli svolti nelle esercitazioni e/o la presentazione di un risultato teorico. Sarà proposto il tema in classe e verificato sia l'elaborato prodotto in classe, sia la revisione fatta a casa entro il giorno successivo alla prova.

Appelli: Liste su ALMA-Esami

Prima sessione dopo il corso due appelli orali ed uno scritto. Successivamente appello orale ogni quattro settimane nei periodi consentiti dalla facoltà.

Strumenti a supporto della didattica

Attività didattica frontale con materiale ausiliario reperibile in rete al sito del docente.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alberto Lamberti

Consulta il sito web di Renata Archetti