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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2020/2021
Scuola Scuola di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale
Insegnamento 085649 - IDRAULICA
Docente Franzetti Silvio
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing - Civ (1 liv.)(ord. 270) - MI (342) INGEGNERIA CIVILE*LZZZZ085649 - IDRAULICA

Obiettivi dell'insegnamento

In molte applicazioni dell’ingegneria Civile sono presenti fluidi in quiete e in movimento. L’insegnamento mira a fornire conoscenze teoriche e competenze applicative nell’ambito dell’Idraulica, partendo da un’impostazione matematica inquadrata nella meccanica del continuo e muovendo successivamente verso situazioni e processi di rilievo per il corso di studi. 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 introducono i modelli di moto in pressione in presenza di viscosità e turbolenza e se ne discutono le applicazioni pratiche.

Si trattano le basilari  problematiche di modellazione delle correnti a pelo libero (canali) legati a fondamentali applicazioni dell’ingegneria Civile.

L’approccio dell'insegnamento è modellistico, vengono presentate problematiche ingegneristiche complesse e discusse soluzioni basate sulla modellazione concettuale semplificata dei parametri fisici che governano il fenomeno. I modelli proposti sono analizzati criticamente e valutati in base ai molteplici aspetti teorici e pratici che i problemi affrontati generalmente includono.

L’allievo viene messo in grado di risolvere problemi tecnici relativi alla progettazione e verifica di impianti idraulici in regime stazionario e in semplici casi di moto vario.

Spazio è inoltre dedicato ai fondamenti concettuali delle tecniche di analisi dimensionale.

L’obiettivo è che gli studenti conoscano i fondamenti teorici della materia e siano in grado di effettuare valutazioni quantitative sui fenomeni analizzati.


Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

  • conosce i principi, le grandezze, e le teorie fondamentali dell’Idraulica

ha appreso 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 del funzionamento dei canali a pelo libero

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 e in movimento su superfici solide
  • effettuare il dimensionamento e la verifica di un impianto in pressione
  • impostare e analizzare semplici problemi di funzionamento dei canali a pelo libero

 

 


Argomenti trattati

 

1. I fluidi e il loro movimento. - Definizione di fluido - I fluidi come sistemi continui - Grandezze della meccanica dei fluidi e unità di misura - Sforzi nei sistemi continui - Densità e peso specifico - Comprimibilità - Tensione superficiale - Viscosità - Fluidi non newtoniani - Regimi di movimento.

 

2. Statica dei fluidi. - Sforzi interni nei fluidi in quiete - Equazione indefinita della statica dei fluidi - Equazione globale dell'equilibrio statico - Statica dei fluidi pesanti incomprimibili  - Fluidi di piccolo peso specifico - Spinte su superfici piane e curve.

 

3. Cinematica dei fluidi. - Velocità e accelerazione - Elementi caratteristici del moto - Tipi di movimento - Equazione di continuità.

 

4. Equazioni fondamentali della dinamica dei fluidi. - Equazione indefinita del movimento - Equazione globale dell'equilibrio dinamico.

 

5. Il teorema di Bernoulli. - Distribuzione della pressione nel piano normale - Correnti lineari - Il teorema di Bernoulli - Interpretazione geometrica ed energetica - Applicazioni - Estensione del moto vario - Estensione ai fluidi reali - Potenza di una corrente in una sezione. Estensione del teorema di Bernoulli a una corrente - Scambio di energia fra una corrente e una macchina.

 

6. Equazione del moto dei fluidi reali. - Le equazioni di Navier per i fluidi viscosi - Equazione globale di equilibrio - Azione di trascinamento di una corrente.

 

7. Correnti in pressione. - Generalità sul moto uniforme - Moto laminare - Caratteristiche generali del moto turbolento; grandezze turbolente e valori medi - Sforzi tangenziali viscosi e turbolenti - Ricerche sul moto uniforme turbolento - Analisi dimensionale - Moto nei tubi scabri - Formule pratiche - Perdite di carico localizzate - Convergenti e divergenti. - Dispositivi di strozzamento - Calcolo idraulico di una condotta - Correnti in depressione.

 

8. Problemi pratici relativi alle lunghe condotte. - Generalità - Verifica del funzionamento dei sistemi di condotte - Dimensionamento dei sistemi di condotte - Costo di una condotta - Oneri di esercizio - Impianti di sollevamento  - Possibili tracciati altimetrici.

 

9. Moto vario delle correnti in pressione. - Generalità - Esempi pratici di moto vario - Moto vario di un liquido elastico in un condotto deformabile (colpo d'ariete). Manovre istantanee, brusche e lente dell'otturatore - Celerità della perturbazione - Oscillazioni di massa - Pozzi piezometrici - Casse d'aria.

 

10. Correnti a superficie libera. - Caratteri generali - Moto uniforme - Caratteristiche energetiche in una sezione - Stato critico - Alvei a debole e forte pendenza - Caratteri cinematici delle correnti - Profili di moto permanente; tracciamento dei profili in alvei cilindrici - Passaggio attraverso lo stato critico. Il risalto idraulico - Passaggio di una corrente attraverso tronchi ristretti - Esempi applicativi.

 

11. Foronomia. - Luci a battente e luci a stramazzo


Prerequisiti

Sono necessarie conoscenze nell'area 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 e del corpo rigido


Modalità di valutazione

L'esame può essere superato presentandosi ad uno degli appelli di febbraio, giugno- luglio e 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 tre esercizi, da risolvere in forma letterale. 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 su superfici solide piane e curve. Il secondo esercizio riguarda un semplice impianto a fluido, e il suo scopo è verificare la capacità dello studente di modellare il comportamento idraulico 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). Il terzo esercizio concerne le modalità di funzionamento di un canale a pelo libero mediante l’impostazione alfanumerica del problema e  il tracciamento qualitativo dei possibili peli liberi.

Lo studente può accedere alla prova orale solo se ha sviluppato in modo sufficiente e completo  il primo esercizio e uno fra il secondo e il terzo; inoltre deve aver almeno impostato l’esercizio rimanente  in modo ritenuto sufficiente. 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, potrebbe essere 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 l’Idraulica, inclusa la loro implementazione matematica (dimostrazione). Dall'altro, si verifica la capacità dello studente di elaborare collegamenti tra i vari argomenti dell'insegnamento.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaCitrini Noseda, Idraulica, Editore: Ambrosiana
Risorsa bibliografica facoltativaCamnasio, Lazzarin, Orsi, Meccanica dei Fluidi. Esercizi risolti, temi d'esame e richiami di teoria, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2017
Risorsa bibliografica facoltativaAlfonsi, Orsi, PROBLEMI DI IDRAULICA E MECCANICA DEI FLUIDI, Editore: Cea
Risorsa bibliografica obbligatoriaMunson,Okiishi,Huebsch,Rothmayer,, Fundamentals of Fluid Mechanics, Editore: John Wiley &Sons, Inc,, ISBN: 978-1-118-11613-5

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
60:00
90:00
Esercitazione
40:00
60:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 100:00 150:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese

Note Docente
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
03/12/2020