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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 052788 - MECCANICA DEI FLUIDI
Docente Orsi Enrico Maria
Cfu 8.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare
Didattica innovativa L'insegnamento prevede  1.0  CFU erogati con Didattica Innovativa come segue:
  • Blended Learning & Flipped Classroom

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - LC (367) INGEGNERIA DELLA PRODUZIONE INDUSTRIALE*AZZZZ052788 - MECCANICA DEI FLUIDI

Obiettivi dell'insegnamento

Il corso fornisce allo studente i contenuti fondamentali relativi all’impostazione teorica e analitica della meccanica dei fluidi, mantenendo un costante riferimento con le sue applicazione nel contesto dell'ingegneria industriale. Il percorso didattico parte da un’impostazione matematica inquadrata nell’ambito della meccanica del continuo e si muove successivamente verso ambiti di rilievo per il corso di studi (progettazione e verifica di impianti a fluido, flussi su corpi immersi, progetto di modelli fluidodinamici). L’obiettivo è che gli studenti conoscano i fondamenti teorici della materia e siano in grado di effettuare valutazioni quantitative su problemi applicativi di interesse.


Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

  • conosce i principi, le grandezze, e le teorie fondamentali della meccanica dei fluidi
  • apprende le modalità di indagine e modellazione dei sistemi che coinvolgono fluidi fermi e in movimento
  • comprende il funzionamento fluidodinamico di un sistema di condotte in pressione
  • conosce gli aspetti di base dell'interazione fluido-struttura

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di:

  • calcolare la spinta esercitata da un sistema di fluidi in quiete su superfici solide
  • comprendere e descrivere il funzionamento di un impianto a fluido in pressione dal punto di vista fluidodinamico
  • impostare e analizzare semplici problemi di interazione fluido-struttura

Argomenti trattati

Introduzione e richiami di meccanica del continuo: fluidi come sistemi continui, proprietà 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: definizione di pressione e sistemi di misura, equazione dell'equilibrio idrostatico, calcolo di spinte idrostatiche su superfici piane e curve.

Dinamica dei fluidi ideali: modello di fluido ideale ed equazione di Eulero. Teorema di Bernoulli: considerazioni energetiche, estensione alle correnti lineari e a fluidi comprimibili. 

Dinamica dei fluidi viscosi: relazioni sforzi-deformazioni per fluidi viscosi e modello di Stokes, equazioni di Navier–Stokes, considerazioni energetiche. Soluzioni per moti viscosi laminari di fluidi incomprimibili. Transizione moto laminare – turbolento: esperienza di Reynolds. Caratteristiche generali dei flussi turbolenti e modelli di turbolenza.

Flusso in condotte in pressione: Modellazione delle resistenze al moto in condotte lisci e scabri (Abaco di Moody). Impianti a flusso incomprimibile: concetto di linea dei carichi totali e piezometrica; condotte e sistemi di condotte, serbatoi, pezzi speciali, macchine idrauliche.  Controllo e gestione di impianti a fluido con particolare riferimento alle condizioni critiche di funzionamento (moto vario e cavitazione).

Analisi dimensionale, similitudine e modelli: Analisi dimensionale. Teorema di Buckingham. Gruppi adimensionali significativi in meccanica dei fluidi. Dimensionamento di modelli sperimentali fluidodinamici e similitudine. 

Flussi su corpi immersi ed interazioni fluido-struttura: generalità ed aspetti fenomenologici sullo strato limite. Forze su corpi in movimento: generalità, concetti di Lift e Drag e applicazioni.


Prerequisiti

Sono necessarie conoscenze pregresse dell'analisi matematica e della geometria, con particolare riferimento al calcolo differenziale e integrale e alle equazioni differenziali lineari. Sono necessarie le conoscenze della meccanica del punto materiale, del corpo rigido, e di semplici strutture. Questi argomenti sono previsti nei programmi degli insegnamenti di Analisi Matematica I e Geometria, Analisi Matematica II e Statistica, Fisica Sperimentale Sperimentale, Costruzioni di Macchine I.


Modalità di valutazione

L'esame può essere superato presentandosi ad uno degli appelli di febbraio, luglio o settembre. Esso consiste in una prova scritta e in un colloquio orale, che devono essere sostenuti nello stesso appello.

La prova scritta è articolata in due esercizi. Il primo esercizio coinvolge un sistema di fluidi in quiete, e il suo scopo è verificare la capacità dello studente di calcolare la distribuzione delle pressioni e la spinta esercitata sulle superfici solide. Il secondo esercizio riguarda un semplice impianto a fluido, e il suo scopo è verificare la capacità dello studente di modellare il comportamento fluidodinamico di sistemi di condotte in pressione, esprimendo i risultati dell’analisi svolta sia in termini matematici sia con rappresentazioni grafiche (linee dei carichi totali e piezometrica).

Lo studente può accedere alla prova orale solo se entrambi gli esercizi sono giudicati sufficienti. La prova orale consiste nel rispondere a domande, in forma aperta, che vertono su tutti gli argomenti trattati nell'insegnamento, corredando la forma discorsiva con equazioni e grafici, in un’esposizione sintetica e completa. Sono previste sia domande di natura teorica sia semplici esercizi da risolvere in forma letterale. In funzione di specifiche esigenze organizzative sarà richiesto di svolgere parte della prova orale rispondendo alle domande componendo un elaborato scritto, oggetto di successiva discussione con il docente.

Scopo della prova orale è, da un lato, verificare l’apprendimento dei concetti teorici ed in particolare che lo studente conosca i principali enunciati, definizioni, equazioni e teoremi inerenti alla Meccanica dei Fluidi. Dall'altro, si verifica la capacità dello studente di elaborare collegamenti tra i vari argomenti dell'insegnamento.


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaCitrini, Noseda, Idraulica, Editore: Casa Editrice Ambrosiana
Risorsa bibliografica facoltativaCengel, Cimbala, Meccanica dei Fluidi, Editore: NcGraw-Hill
Risorsa bibliografica facoltativaMunson, Okishi, Huebsch, Rothmayer, Meccanica dei Fluidi, Editore: Città Studi Edizioni

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
50:00
75:00
Esercitazione
30:00
45:00
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
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
20/09/2020