MECCANICA DEI FLUIDI
3° Anno - Primo Semestre
Frequenza Non obbligatoria
- 9 CFU
- 72 ore
- ITALIANO
- Sede di Trieste
- Obbligatoria
- Convenzionale
- Orale
- SSD ICAR/01
- Caratterizzante
D1 - Conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente, al termine del corso, dovrà conoscere gli aspetti di base della meccanica dei fluidi
D2 - Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente dovrà essere in grado di risolvere problemi classici della meccanica dei fluidi di interesse per l'ingegnere
D3 - Autonomia di giudizio
Lo studente alla fine del corso dovrà essere in grado di svolgere un esame critico di verifica della corretta applicazione delle conoscenze acquisite e applicate all'ingegneria.
D4 - Abilità comunicative
Lo studente alla fine del corso dovrà essere in grado di illustrare correttamente e con l’uso corretto dei termini tecnici le conoscenze e le competenze pratiche acquisite
D5 - Capacità di apprendimento
Lo studente dovrà essere in grado di affrontare lo studio di aspetti più complessi nel corso di insegnamenti successivi o nel corso della vita professionale
Conoscenza del calcolo differenziale, della fisica dei sistemi meccanici e della meccanica razionale
Proprietà dei Fluidi; statica, cinematica, dinamica, leggi di conservazione, equazioni del moto in forma integrale e differenziale, teoria a potenziale, strato limite, resistenza e portanza
Meccanica dei FLuidi ( Y. A. Cengel & J.M. Cimbala, ed. it a cura di G. Cozzo & C. Santoro), McGraw-Hill education)
1) Introduzione e concetti di base:
a. Cos’è la Meccanica dei Fluidi (MdF)
b. Aree di applicazione della MdF
c. Classificazione di un fluido e del suo moto
d. Sistema e volume di controllo
2) Proprietà dei Fluidi
a. Sistema continuo
b. Densità
c. Tensione di vapore e cavitazione
d. Coefficiente di comprimibilità
e. Coefficiente di dilatazione cubica
f. Comprimibilità nei fluidi
g. Viscosità
h. Tensione superficiale e capillarità
3) Statica dei Fluidi
a. Pressione
b. Legge dell’idrostatica (Stevino)
c. Manometri
d. Pressione atmosferica
e. Spinte su superfici piane
f. Spinte su superfici curve
g. Metodo delle componenti e metodo del bilancio integrale per il calcolo delle spinte
h. Spinte su corpi immersi (principio di Archimede)
i. Moto rigido dei fluidi
4) Cinematica dei fluidi
a. Descrizione Lagrangiana ed Euleriana
b. La derivata totale
c. Velocità e accelerazione
d. Visualizzazione di un campo di moto
e. Rappresentazione grafica di un campo di moto
f. Moto relativo tra due punti (velocità di deformazione e di rotazione)
g. Vorticità
h. Teorema del trasporto di Reynolds
5) Leggi di conservazione
a. Portata massica e volumetrica
b. Conservazione della massa in forma integrale
c. Energia meccanica e rendimento delle macchine a fluido
d. Flluidi ideali: Teorema di Bernoulli
e. Applicazioni del teorema di Bernoulli
f. Coefficiente di ragguaglio della potenza cinetica
g. Legge di conservazione della quantità di moto in forma integrale
h. Coefficiente di ragguaglio per la quantità di moto
6) Analisi Dimensionale
a. Modelli matematici e fisici
b. Teorema
c. Similitudine completa e incompleta
7) Correnti in pressione
a. Definizioni
b. Reti in pressione
c. Regimi di moto:
i. Laminare
ii. turbolento
d. Raggio e diametro idraulico
e. Moto in condotte in regime laminare e turbolento
f. Perdite di carico
g. Indice di Resistenza
h. Formule pratiche
i. Scabrezza di parete
j. Esperimenti di Nikuradse
k. Diagramma di Moody
l. Perdite di carico localizzate
m. Condotte in serie e in parallelo
n. Impianti Idraulici: risoluzione di problemi progetto e di verifica
8) Resistenza e Portanza
a. Definizioni
b. Forze e momenti sui corpi in moto relativo
c. Coefficienti di resistenza e di portanza
d. Forme affusolate e corpi tozzi
e. Separazione della corrente
f. Resistenza di attrito e di forma
g. Coefficienti di resistenza per le forme più comuni
h. Resistenza della lastra piana
i. Resistenza di cilindri e sfere
j. Effetto della scabrezza sui corpi tozzi
9) Equazioni del moto in forma indefinita
a. Approccio globale e differenziale
b. Conservazione della massa :
c. - Approccio Euleriano, forma differenziale
d. - Approccio Lagrangiano, forma differenziale
e. Conservazione della quantità di moto:
f. - Approccio Lagrangiano, forma differenziale
g. Tensore degli sforzi: parte isotropa e parte deviatorica
h. Leggi costitutive
i. Equazioni di Navier-Stokes per fluidi Newtoniani e flussi incomprimibili
j. Soluzioni analitiche delle equazioni di NS
k. Funzione di corrente
l. Forme ridotte delle equazioni di NS
m. Flussi a potenziale
Lezioni frontali seguite da esercitazioni nelle quali si mettono in pratica le conoscenze teoriche acquisite
Il metodo di insegnamento si basa sul fatto che uno studente che conosce la teoria è in grado di risolvere problemi che implicano la conoscenza di tale teoria.
Due prove scritte: la prima su tre esercizi su tre capitoli fondamentali (spinte idrostatiche, spinte dinamiche e condotte in pressione). A valle del superamento della prova, ci sarà una seconda prova scritta con 5 esercizi sul resto degli argomenti sviluppati nel corso.
Votazione: punteggio sui singoli esercizi con 34 punti disponibili. Da 30 a 32 il voto è 30; da 33 in su il voto è 30 e lode
Il corso affronta argomenti di base essenziali per studi successivi di fluidodinamica necessari per uno sviluppo sostenibile dell'ambiente in cui viviamo