Programma di IDRODINAMICA

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1 Programma di IDRODINAMICA LEZIONE DEL 10 marzo 2014 Distinzione tra liquidi e gas. Grandezze e sistemi di misura: dimensione delle grandezze; sistema internazionale di misura e sistema pratico; grandezze geometriche, cinematiche, dinamiche. Schema di mezzo continuo. Densità e peso specifico. Definizione di sforzo interno: sforzo normale e tangenziale. Reologia e viscosità: fluidi newtoniani, viscosità dinamica e cinematica. ESERCITAZIONE DEL 10 marzo 2014 Esercizio 1 e 2: principio di conservazione dell energia meccanica: valutazione di energia potenziale e cinetica, determinazione della potenza associata. LEZIONE DEL 12 marzo 2014 Teorema di Cauchy. Tensore degli sforzi. Tensore deviatorico e sua dipendenza dalla viscosità. Equazione indefinita della statica. Legge di Stevino. LEZIONE DEL 19 marzo 2014 Pressione assoluta e relativa. Diagrammi di pressione lungo la verticale nel caso di più liquidi stratificati. Piano dei carichi idrostatici assoluto e relativo. Piezometro. Spinta su superficie piana. LEZIONE DEL 24 marzo 2014 Centro di spinta. Spinta idrostatica su sezioni piane rettangolari. Equazione globale dell equilibrio statico. Volume di controllo reale e fittizio. Spinta idrostatica su superficie curva. ESERCITAZIONE DEL 24 marzo 2014 Esercizio 3 e 4: tracciamento di diagrammi di pressione con sovrapposizione di più fluidi in condizioni idrostatiche. Esercizio 5: individuazione del piano dei carichi idrostatici. Esercizio 6: calcolo della spinta su superficie piana e individuazione del centro di spinta. LEZIONE DEL 26 marzo 2014 Equilibrio relativo: liquido all interno di un cilindro rotante, liquido all interno di un recipiente in caduta su di un piano inclinato. Approccio lagrangiano ed euleriano. 1

2 LEZIONE DEL 31 marzo 2014 Moto permanente e vario, linee di flusso e traiettorie, portata volumetrica e massica. Equazione indefinita di continuità. Equazione indefinita dell equilibrio dinamico, equazione di Eulero. Terna intrinseca. Corrente gradualmente variata. Teorema di Bernoulli. Interpretazione energetica del trinomio di Bernoulli. Linea dei carichi totali e linea piezometrica. Principio di conservazione dell energia meccanica. ESERCITAZIONE DEL 31 marzo 2014 Esercizio 7: calcolo della spinta su superficie curva tramite applicazione dell equazione globale dell idrostatica su volume di controllo reale e fittizio. Esercizio 8: tracciamento diagramma di pressione e valutazione della spinta di galleggiamento. LEZIONE DEL 2 aprile 2014 Efflusso da una luce posta sul fondo di un serbatoio. Velocità torricelliana, coefficiente di velocità, coefficiente di contrazione e coefficiente di efflusso. Estensione del teorema di Bernoulli ad una corrente gradualmente variata. LEZIONE DEL 7 aprile 2014 Estensione del teorema di Bernoulli ad una corrente gradualmente variata. Concetto di velocità media di portata. Coefficiente di ragguaglio delle potenze cinetiche (Coriolis). Linea dei carichi e linea piezometrica per una corrente. Perdita di carico per unità di percorso. Teorema del trasporto di Reynolds. Equazione globale di continuità. Equazione globale dell equilibrio dinamico. Coefficiente di Boussinesq. Applicazione dell equazione globale della dinamica per la determinazione di una spinta su un piatto circolare per effetto di un getto orizzontale ortogonale al piatto stesso. ESERCITAZIONE DEL 7 aprile 2014 Esercizio 9: tracciamento traiettorie e linee di corrente. Esercizio 10: individuazione della portata misurata da un venturimetro con tracciamento della linea dei carichi e della linea piezometrica. Manometro differenziale. LEZIONE DEL 9 aprile 2014 Definizione di formule di resistenza o del moto uniforme. Esperienza di Reynolds. Moto laminare e turbolento, velocità istantanea, velocità media locale, velocità di agitazione, diagramma dello sforzo tangenziale all interno di una condotta in pressione in moto laminare. 2

3 ESERCITAZIONE DEL 14 aprile 2014 Esercizio 11: spinta su coppa. Esercizio 12: spinta su gomito. LEZIONE DEL 14 aprile 2014 Legge di distribuzione della velocità in moto laminare. Formula di Poiseuille. Analisi dimensionale per la determinazione dello sforzo tangenziale alla parete nel moto laminare. Sforzo turbolento. LEZIONE DEL 16 aprile 2014 Analisi dimensionale per la determinazione dello sforzo tangenziale alla parete in condizioni assolutamente turbolente e di tubo liscio. Formula di Darcy-Weisbach. Numero di Reynolds. Esperienze di Nikuradse. Scabrezza artificiale. Arpa di Nikuradse. LEZIONE DEL 28 aprile 2014 Arpa di Nikuradse, scabrezza equivalente in sabbia, abaco di Moody. Raggio idraulico. Formule di resistenza: monomia, Darcy, Chezy, Gauckler-Strickler. Perdite concentrate e continue. Formula di Borda. Perdite di imbocco, sbocco e curva. Definizione di condotta lunga e breve. Problema di progetto e verifica. ESERCITAZIONE DEL 28 aprile 2014 Esercizio 13: problema di progetto di una lunga condotta semplice. Esercizio 14: verifica di condotta con immissione concentrata. LEZIONE DEL 30 aprile 2014 Energia interna, energia elastica e energia termica. Equazione globale di conservazione dell energia. Significato energetico del trinomio di Bernoulli per una corrente stazionaria nell ipotesi di incomprimibilità di un fluido perfetto e di un fluido reale. LEZIONE DEL 5 maggio 2014 Lunghe condotte: tubazioni in parallelo, erogazioni e immissioni concentrate. Metodo dell ipotesi limite. Potenza idraulica. Potenza di una turbina e di una pompa. Prevalenza geodetica e manometrica. Criterio economico per il progetto di un impianto di sollevamento. ESERCITAZIONE DEL 5 maggio 2014 Esercizio 14: verifica di condotta con immissione concentrata e con tratto di condotta in parallelo. Esercizio 15: verifica di un sistema di condotte a 3 serbatoi. 3

4 LEZIONE DEL 7 maggio 2014 Criteri di scelta di una pompa. Curva caratteristica di una pompa, curva del rendimento. Posizionamento della pompa, cavitazione, NPSH. Condotta lunga con punto alto, correnti in depressione. LEZIONE DEL 12 maggio 2014 Condotta lunga con punto alto con saracinesca (studio del funzionamento al variare del grado di apertura della saracinesca). Condotte brevi: determinazione della portata defluente, tracciamento linea dei carichi e piezometrica, condotta breve con punto alto. ESERCITAZIONE DEL 12 maggio 2014 Esercizio 16: progetto impianto di sollevamento. Esercizio 17: lunga condotta con punto alto. LEZIONE DEL 14 maggio 2014 Foronomia: definizioni, efflusso da luce a battente, definizione di battente e carico, relazione di efflusso nel caso di un foro posto sulla superficie laterale di un serbatoio, diagrammi di pressione sulla parete del foro. LEZIONE DEL 19 maggio 2014 Efflusso rigurgitato, luce a battente posta sul fondo di un canale, tubo addizionale esterno (efflusso libero e a pieno socco), reazione di efflusso. Luci a stramazzo: stramazzo Bazin, triangolare, trapezio, a larga soglia, Creager-Scimemi. ESERCITAZIONE DEL 19 maggio 2014 Esercizio 18: Condotta breve a sifone rovescio. Esercizio 19: Lunga condotta con tratti verticali e orizzontali. LEZIONE DEL 21 maggio 2014 Idrometria: idrometri, piezometri, manometri semplici e differenziali, celle di pressione, tubo di Pitot, mulinello idraulico, diaframmi, boccagli. LEZIONE DEL 26 maggio 2014 Cenni sulle correnti a superficie libera: alveo cilindrico, moto uniforme, scala di deflusso per sezione aperta e chiusa. Moti a potenziale: funzione potenziale, funzione di corrente; superfici 4

5 equipotenziali, ortogonalità tra superfici potenziali e di corrente, reticolo idrodinamico, armonicità della funzione potenziale e della funzione di corrente, metodo di sovrapposizione degli effetti. ESERCITAZIONE DEL 26 maggio 2014 Esercizio 20: reazione di efflusso; esercizio 21: tracciamento scala di deflusso per condotta circolare. LEZIONE DEL 28 maggio 2014 Moti a potenziale: moto uniforme traslatorio, punto sorgente/pozzo, vortice libero, semicorpo, coppia sorgente-pozzo, dipolo, ovale di Rankine, corrente euleriana. LEZIONE DEL 4 giugno 2014 Equazioni di Navier Stokes. Creeping flow. Portanza e resistenza idrodinamica. Paradosso di D Alembert. Effetto Magnus. Soluzioni semplificate delle Navier Stokes: moto di Couette e di Poiseuille, moto di Stokes intorno a una sfera. Coefficiente di resistenza idrodinamica. Cenni sulla lubrificazione idrodinamica. LEZIONE DEL 9 giugno 2014 Strato limite: ipotesi di Prandtl, equazioni dello strato limite, strato limite su lastra piana, equazione integrale di von Karman. Esercitazione di laboratorio. LEZIONE DEL 9 giugno 2014 Strato limite su lastra curva, moto attorno a una sfera. 5