Idraulica - (5 cfu)

Finalità

Il corso fornisce una panoramica generale sugli aspetti fondamentali della statica e della dinamica dei fluidi, per dotare gli allievi delle conoscenze di base necessarie per affrontare i problemi di analisi e di progetto di sistemi idraulici semplici, prevalentemente naturali.

Programma

Introduzione al Corso.Misura delle grandezze fisiche. Operatori su scalari, vettori, tensori. Sistemi di riferimento e di coordinate. Proprietà dinamiche del riferimento. Funzioni di stato.
Proprietà dei materiali: Densità e peso specifico, comprimibilità. Tensione superficiale. Tensione di vapore. Modulo di comprimibilità. Viscosità.
Analisi dimensionale: Espressioni dimensionali. Gruppi equivalenti di grandezze fondamentali. Teorema P . Numeri puri di maggiore interesse.
Schemi di mezzo continuo: Definizione di un continuo. Derivate sostanziali. Teorema del trasporto. Equazione di continuità. Equazione di bilancio della quantità di moto lineare. Eq. di bilancio del momento angolare della q.d.m.. Equazioni della Termodinamica. Fluidi Newtoniani.
Cinematica dei fluidi: Velocità di deformazione. Accelerazione. Linee di corrente, di fumo; traiettorie.
Statica dei fluidi: Equazioni della statica. Equilibrio in presenza di forze di massa assegnate, nel campo del geopotenziale. Spinte su superfici piane e gobbe. Equilibrio dei corpi immersi o galleggianti. Stabilità dell’equilibrio.
Dinamica dei fluidi ideali: Equazioni meccaniche dei fluidi ideali. Teorema di Bernoulli. Stime sull’energia. Condizioni al contorno. Limitazioni dello schema.
Dinamica dei fluidi viscosi: Tensore degli sforzi per fluidi Newtoniani. Equazione di Navier-Stokes. Aspetti generali del moto. Condizioni al contorno. Moto in tubi cilindrici. Coefficienti di resistenza distribuita.
Moti di filtrazione: Filtrazione da un pozzo in falda freatica e artesiana, a simmetria cilindrica e sferica. Filtrazione da trincea.
Moto turbolento: Il moto medio e le fluttuazioni. Equazioni di Navier-Stokes per campi di moto turbolenti
Equazioni globali della dinamica dei fluidi: I teoremi meccanici globali. Correnti e vene rettilinee. Fenomeni di efflusso. Imbocco di condotte. Brusco allargamento di sezione. Urti di getti. Turbine Pelton. Pompe e turbine a reazione.
Moto uniforme nelle condotte in pressione: Distribuzione delle tensioni. Perdite di carico distribuite. Equazione del moto uniforme. Leggi di resistenza nei tubi lisci e scabri e nei tubi commerciali. Formule antiche. Problemi di moto uniforme. Complementi sulla distribuzione di velocità. Condotte cilindriche non circolari.
Moto permanente nelle condotte: Variazioni graduali di sezione. Perdite di carico localizzate. Condotta tra due serbatoi. Sifoni. Misuratori di portata.
Correnti a pelo libero: Definizioni ed ipotesi. Carico specifico e profondità critica. Velocità critica. Moto uniforme nei canali. Pendenza critica. Coefficiente di resistenza. Scala di deflusso. Distribuzione di velocità. Leggi di resistenza. Alvei con sezioni composite o con scabrezza eterogenea.
Moto permanente delle correnti a pelo libero: Equazioni del moto permanente gradualmente variato. Correnti in alveo cilindrico. Profili di corrente. Canali orizzontali o acclivi. Equazione di profili in alveo cilindrico. Il risalto idraulico. Funzione quantità di moto totale. Il risalto in alveo rettangolare. Variazioni di sezione dell’alveo. Transizione attraverso lo stato critico. Sezioni di controllo. Stramazzo Belanger e in parete sottile

Attività d'esercitazione

Calcolo della spinta su superfici piane e gobbe. Bilanci di quantità di moto. Moto permanente nelle condotte. Moti a pelo libero.
Laboratorio: esperienze di Reynolds, spinte di getti, fenomeni di efflusso, moti a pelo libero.

Modalità d'esame

Esame scritto e esame orale. Tre prove scritte in corso d’anno in sostituzione dell’esame scritto finale.

Propedeuticità

Analisi matematica AB e C, Geometria, Fisica generale AB, Meccanica razionale, Scienza delle costruzioni

Testi consigliati

Citrini, D. e Noseda, G.. Idraulica. Casa Ed. Ambrosiana, Milano, pp x +468.
Marchi, E. e Rubatta, A., 1981. Meccanica dei fluidi, UTET, Torino, pp xvi+800, ISBN 88 02 03659 4
Alfonsi, G. e Orsi, E., 1984. Problemi di Idraulica e Meccanica dei fluidi. Casa Ed. Ambrosiana, Milano, pp 507, ISBN 88 408 0735 7

Testi d'approfondimento

Ghetti, A., 1996. Idraulica. Edizioni Libreria Cortina, Padova, pp xi+566, ISBN 88 7784 052 8

Ultimo aggiornamento: 24-06-2002

Stampa il programma - Torna alla pagina precedente