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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 094849 - MECCANICA DEI FLUIDI
Docente Guadagnini Alberto
Cfu 8.00 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 (352) INGEGNERIA ENERGETICAENNAM094849 - MECCANICA DEI FLUIDI

Obiettivi dell'insegnamento

L’insegnamento fornisce allo studente gli elementi di base relativi all’impostazione teorica ed analitica della meccanica dei fluidi nel contesto generale della meccanica classica. Si approfondiscono i concetti di sforzo e velocità di deformazione. Si introducono le formulazioni differenziali e globali dei concetti di conservazione della massa e della quantità di moto. Partendo dallo schema di fluido ideale, si introduce il modello di moto viscoso e se ne discutono applicazioni ingegneristiche. L’allievo viene messo in grado di risolvere problemi tecnici relativi alla progettazione e verifica di impianti idraulici in regime stazionario. Si trattano gli aspetti fenomenologici di problemi relativi a flussi su corpi in questi immersi e i conseguenti processi di interazione tra fluidi e strutture. Spazio è inoltre dedicato all’analisi dei concetti di similitudine, fornendo elementi concettuali ed operativi delle tecniche di analisi dimensionale alla base della teoria dei modelli sperimentali.


Risultati di apprendimento attesi

Alla fine del percorso dell’insegnamento lo studente:

  • ha conoscenze in merito agli aspetti teorici e applicativi della Meccanica dei Fluidi;
  • sa risolvere problemi di flusso interni ed esterni in condizioni di moto stazionario;
  • sa programmare una campagna sperimentale in problemi inerenti alla meccanica dei fluidi;

sa risolvere i principali problemi relativi alla interazione tra fluidi e strutture in condizioni statiche e dinamiche.


Argomenti trattati

Richiami di meccanica del continuo: sistemi continui; proprietà fisiche dei fluidi; sforzi normali e tangenziali.

Cinematica ed equazioni fondamentali della dinamica dei fluidi: linee di corrente e traiettorie, tubo di flusso, equazioni indefinite e globali di bilancio di massa e dell’equilibrio dinamico.

Statica dei fluidi: concetto di pressione; modello di fluido in quiete ed equazione di equilibrio; spinte su superfici piane e curve.

Dinamica dei fluidi ideali: modello di fluido ideale; equazione di Eulero; teorema di Bernoulli; considerazioni energetiche. Correnti lineari. Applicazioni: efflussi, misure di velocità e di portata. Effetti della comprimibilità.

Dinamica dei fluidi viscosi e correnti in regime stazionario: Fluidi viscosi e modello di fluido Stokesiano, relazioni sforzi-deformazioni, equazione di Navier-Stokes, considerazioni energetiche. Soluzioni di moti viscosi laminari di fluidi incomprimibili: flusso stazionario tra lastre piane e in tubi cilindrici; profili di velocità; moti di lento scorrimento. Transizione moto laminare - turbolento, esperienza di Reynolds, caratteristiche generali dei flussi turbolenti. Equazioni di Reynolds. Modelli di turbolenza. Modellazione delle resistenze al moto in condotti lisci e scabri (Abaco di Moody). Impianti a flusso incomprimibile: concetto di linea dei carichi totali e piezometrica; condotte, serbatoi, macchine a fluido, pezzi speciali. Calcolo di un impianto a fluido.

Similitudine, analisi dimensionale e modelli. Analisi dimensionale. Teorema  P. Gruppi adimensionali significativi nella meccanica dei fluidi. Modelli sperimentali e similitudine.

Flussi su corpi immersi ed interazioni fluido-struttura: Generalità ed aspetti fenomenologici sullo strato limite, effetti del gradiente di pressione; cenni sulla separazione dello strato limite. Forze su corpi in movimento: generalità, concetti di Lift e Drag ed applicazioni.


Prerequisiti

Sono necessarie conoscenze elementari di analisi matematica, geometria e fisica, con particolare riferimento a calcolo differenziale e integrale, algebra delle matrici, calcolo vettoriale.


Modalità di valutazione

L’esame può essere superato presentandosi a uno degli appelli disponibili. La verifica dell’apprendimento consiste in una prova scritta composta da (a) una parte pratica e (b) una parte teorica. Per il superamente dell’esame è necessario avere una valutazione superiore o uguale a 18/30 per la parte pratica e 15/30 per la parte teorica. La verifica è così pesata: 50% parte (a) e 50% parte (b).Non ci sono penalità per valutazioni insufficienti purché maggiori o uguali a 10/30 (rimandato); con una valutazione inferiore a 10/30 non è consentito sostenere altri appelli nella stessa sessione (riprovato).

 

Nella parte pratica si richiede di risolvere due problemi volti ad accertare la capacità di:

  • risolvere un problema di equilibrio statico di meccanica dei fluidi, determinare le spinte statiche e i relativi punti di applicazione, determinare distribuzioni di pressione;
  • risolvere un problema dinamico in condizioni di flusso stazionario.

 

La parte (b) mira all’accertamento del grado di comprensione degli aspetti fondamentali dell’insegnamento.


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaY. A. Cengel, J.M. Cimbala (traduzione G. Cozzo e C. Santoro), Meccanica dei fluidi, Editore: McGraw-Hill Education, Anno edizione: 2015
Note:

Il testo è anche disponibile nella versione originale in inglese Y. A. Cengel, J.M. Cimbala, Fluid Mechanics Fundamentals and Applications , McGraw-Hill Education, 2013.

Risorsa bibliografica facoltativaD. Citrini, A. Noseda, Idraulica, Editore: CEA, Anno edizione: 1987
Risorsa bibliografica facoltativaE. Camnasio, A. Lazzarin, E. Orsi, Meccanica dei Fluidi - Esercizi e temi d'esame, Editore: Collana Progetto Leonardo, Escuplapio, Anno edizione: 2010
Risorsa bibliografica facoltativaG. Alfonsi, E. Orsi, Problemi di idraulica e meccanica dei fluidi, Editore: Casa editrice Ambrosiana.

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
48:00
72:00
Esercitazione
32:00
48:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 80:00 120:00

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
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
20/01/2020