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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2017/2018
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 086224 - FLUIDODINAMICA
Docente Quadrio Maurizio
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - BV (350) INGEGNERIA AEROSPAZIALE*EP086224 - FLUIDODINAMICA
090593 - INTEGRAZIONE DI FLUIDODINAMICA

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Obiettivi e contenuti del corso

Il corso discute i concetti fondamentali della fluidodinamica e dell'aerodinamica, con l'obiettivo di fornire una presentazione ragionevolmente completa mantenendo nel contempo una impostazione di carattere metodologico, in raccordo con i corsi della Laurea Magistrale di continuità. Di conseguenza i contenuti toccano quasi tutti gli argomenti della fluidodinamica classica, con esclusione delle correnti comprimibili, e accennano anche ai problemi più tipicamente aerodinamici; forte rilevo viene assegnato agli aspetti fondamentali, come le equazioni di bilancio e le differenze strutturali fra correnti viscose e non viscose. Dopo una parte introduttiva e la presentazione del fluido come continuo deformabile, saranno introdotti elementi di cinematica dei fluidi per poi enunciare le principali leggi di conservazione (di massa, quantità di moto ed energia). Saranno poi affrontate le correnti incomprimibili viscose e non viscose. Il corso termina con concetti di stabilità fluidodinamica e con una introduzione allo studio delle correnti turbolente. 

Descrizione degli argomenti trattati

Introduzione e statica dei fluidi. Cosa è un fluido, fluido viscoso newtoniano, equazioni della statica dei fluidi.

Cinematica dei fluidi. Linee di corrente, traiettorie e curve di emissione, derivata seguendo la corrente (“derivata” materiale), vorticità.

Principi di conservazione ed equazioni di bilancio. Equazione di conservazione della massa, bilancio della quantità di moto, cenni alla equazione di conservazione dell'energia, in forma sia integrale che differenziale. Equazioni in forma adimensionale.

Correnti incomprimibili non viscose. Equazioni di Eulero per le correnti incomprimibili. Equazione della quantità di moto in forma rotazionale. Teorema di Bernoulli nelle sue tre versioni. Equazione della vorticità e sua interpretazione cinematica. Potenziale cinetico ed equazione di Laplace: linearità, principio di sovrapposizione. Corrente intorno al cilindro senza/con circolazione. Teorema di Kutta-Joukowsky, paradosso di D'Alembert.

Correnti incomprimibili viscose. Viscosità cinematica e dinamica, attrito viscoso. Soluzioni esatte delle equazioni di Navier-Stokes: Poiseuille e Couette nel canale piano, Hagen-Poiseuille in condotto circolare, problemi di Stokes, soluzione di Taylor-Couette fra due cilindri coassiali n rotazione.

Teoria dello strato limite. Ipotesi della teoria di Prandtl, analisi degli ordini di grandezza. Separazione dello strato limite. Equazioni di Prandtl nel caso incomprimibile bidimensionale e stazionario. Soluzioni di Blasius, di Falkner-Skan ed estensione di Cooke alle tre dimensioni. Spessori di strato limite. Equazione di von Karman.

Cenni di stabilità fluidodinamica e turbolenza. Teoria della stabilità fluidodinamica, equazione di Orr e Orr-Sommerfeld. Processo di transizione alla turbolenza. Definizione del regime di moto turbolento. Scale del moto, la teoria di Kolmogorov, le equazioni mediate di Reynolds, ipotesi di Bousinnesq e chiusura delle equazioni con modelli semplici.


Note Sulla Modalità di valutazione

Organizzazione del corso e modalità di verifica

Il corso prevede lezioni in aula affiancate da esercitazioni dove gli allievi approfondiranno alcuni temi specifici. La verifica della preparazione conseguita è basata su una prova scritta, contenente esercizi e discussione di argomenti teorici, successivamente integrata da una breve prova orale. Nella parte finale del corso verrà fornito un esempio di prova scritta con relativa correzione.


Bibliografia

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
62.0
esercitazione
36.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
0.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
18/02/2020