Obiettivi formativi
Conoscenze e capacità di comprendere:
Alla fine del percorso dell’insegnamento lo studente dovrà conoscere i principali aspetti teorici e applicativi della Meccanica dei Fluidi. Dovrà, inoltre, acquisire conoscenza delle tecniche di analisi dei problemi della Meccanica dei Fluidi, con particolare attenzione alle differenze tra schemi di analisi e comportamento reale dei processi fisici associati.
Competenze:
Lo studente dovrà essere in grado di descrivere il processo fisico con l’uso dell’analisi matematica; di individuare i parametri del processo separandoli dalle variabili; di risolvere i casi applicativi più comuni, eseguendo le verifiche a vantaggio di sicurezza.
Autonomia di giudizio:
Lo studente dovrà possedere gli strumenti per valutare in maniera critica l’applicabilità dei modelli acquisiti o la necessità di ricorrere a modelli più avanzati e dettagliati.
Capacità comunicative:
Lo studente dovrà possedere l’abilità di presentare in maniera chiara i risultati dell’analisi, sia oralmente che in forma scritta, anche mediante l’utilizzo di tabelle e grafici.
Prerequisiti
Conoscenze di Analisi matematica, Geometria, Meccanica Razionale, Fisica.
Contenuti dell'insegnamento
Il corso fornisce allo studente i contenuti fondamentali relativi alla meccanica dei fluidi nel contesto generale della meccanica classica. L’allievo viene messo in grado di risolvere i principali problemi tecnici relativi alla interazione tra fluidi e strutture e al moto in pressione. Si prevede il ricorso a esercitazioni allo scopo di dimostrare concretamente alcuni aspetti degli argomenti trattati.
Programma esteso
Introduzione ai campi vettoriali e scalari, agli operatori differenziali più frequentemente utilizzati, ai tensori. Analisi dimensionale. Descrizione dei fluidi e delle loro caratteristiche: definizione di fluido; i fluidi come sistemi continui; grandezze della meccanica dei fluidi e unità di misura; proprietà fisiche; regimi di movimento; sforzi nei sistemi continui.
Statica dei fluidi: equazione indefinita della statica dei fluidi; equazione globale dell’equilibrio statico; statica dei fluidi pesanti incomprimibili; misura delle pressioni; spinta su superfici piane; spinta su superfici curve; spinta su corpi immersi.
Cinematica dei fluidi: impostazione euleriana e lagrangiana; velocità e accelerazione; equazione di continuità; equazioni di stato; tipi di movimento.
Equazione di equilibrio locale per un fluido reale in movimento; equazione globale di equilibrio per un fluido reale in movimento.
Dinamica dei fluidi ideali: equazioni di Eulero; equazione globale di equilibrio per un fluido ideale; teorema di Bernoulli; applicazione ad alcuni processi di efflusso; estensione del teorema di Bernoulli ad una corrente; venturimetri e boccagli; integrazione delle equazioni di Eulero a un volume finito.
Azioni dinamiche di una corrente. Macchine idrauliche.
Moto dei fluidi reali: esperienza di Reynolds. Correnti in pressione: moto uniforme; moto laminare; moto turbolento; moto nei tubi lisci e nei tubi scabri; diagramma di Moody; formule pratiche; perdite di carico localizzate.
Impianti di sollevamento.
Bibliografia
Testi consigliati:
• Marchi, E., Rubatta, A., 1981. Meccanica dei fluidi, UTET, Torino, pp xvi+800, ISBN 88 02 03659 4
• Citrini, D., Noseda, G., 1982. Idraulica. Casa Ed. Ambrosiana, Milano, pp x +468.
• Longo, S., Tanda, M.G., 2009. Esercizi di Idraulica e di Meccanica dei Fluidi. Springer & Verlag Italia, Collana UNITEXT Ingegneria, ISBN 978-88-470-1347-6, V+386 pp.
• Alfonsi, G., Orsi, E., 1984. Problemi di Idraulica e Meccanica dei fluidi. Casa Ed. Ambrosiana, Milano, pp 507, ISBN 88 408 0735 7
Testi di approfondimento:
• Longo, S., 2011, Analisi Dimensionale e Modellistica Fisica – Principi e Applicazioni alle Scienze Ingegneristiche. Springer & Verlag Italia, Collana UNITEXT Ingegneria, ISBN 978-88-470-1871-6, X+370 pp.
• Çengel, Y. A., Cimbala, J. M., 2007. Meccanica dei fluidi. McGraw-Hill, ISBN: 9788838663840
• Ghetti, A., 1996. Idraulica. Edizioni Libreria Cortina, Padova, pp xi+566, ISBN 88 7784 052 8
Metodi didattici
La parte teorica del corso verrà illustrata mediante lezioni frontali avvalendosi di un PC tablet connesso a videoproiettore, utilizzato come lavagna elettronica. Le lezioni frontali saranno integrate da video educational. Una parte del corso è riservata alle esercitazioni analitiche e numeriche.
Modalità verifica apprendimento
La verifica dell’apprendimento consiste in una prova scritta e in una prova orale. Il superamento della prova scritta è requisito essenziale per sostenere la prova orale. La verifica è così pesata: 50% prova scritta e 50% prova orale.
Altre informazioni
E’ vivamente consigliata la frequenza del corso.
