Esercizio 1. Esercizio 2 (prova in itinere del 18/11/03)

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1 Eserciio 1 Si consideri la galleria del vento rappresentata nella Figura 1. In essa, quando la ventola è in funione, fluisce da sinistra verso destra una portata d aria (ρ =1.225 kg/m 3 ). All interno della camera di prova, di seione quadrata, è posiionato un tubo di Pitot, le cui prese di pressione statica e totale sono collegate a un manometro ad alcool (ρ a =790 kg/m 3 ). Sapendo che i livelli nei rami del manometro differiscono di =280 mm, si chiede di determinare: la portata d aria Q che passa attraverso la ventola; [Q=5.35 m 3 /s] la pressione p a monte del convergente. [p= Pa] Figura 1 Eserciio 2 (prova in itinere del 18/11/03) Il getto piano d aria di diametro d = 200 mm rappresentato nella Figura2 incide normalmente su una piastra circolare di diametro D = 1,2 m, inclinata di un angolo α = 30. Sapendo che la velocità V del getto a monte della piastra vale 30 m/s, che la pressione nel getto indisturbato a monte della piastra e in corrispondena della circonferena esterna della piastra stessa è pari alla pressione atmosferica p, si determinino: - lo spessore della lama d aria in corrispondena alla circonferena esterna della piastra [h=8.3 mm]; - Si determini, inoltre, modulo, direione e verso della fora esercitata dal getto sulla piastra. - [S=34.64 N; S x =17.32 N; S y =-30 N].

2 d pinf v pinf 30 D Figura 2 Eserciio 3 (prova in itinere 22/11/2002) Il getto piano d acqua di spessore d=60 mm rappresentato nella Figura3 lambisce un cilindro di altea unitaria e ne viene deviato di un angolo α=20. Sapendo che la velocità V 1 del getto a monte del cilindro è diretta verticalmente, che vale in modulo 1.4 m/s, che lo spessore del getto a valle del cilindro non varia, e trascurando l effetto della fora di gravità, si determini in modulo, direione e verso la fora esercitata dal getto sul cilindro. [F x =40 N ; F y =-7 N] Altri esercii: Figura 3

3 Eserciio 4 Il profilo alare rappresentato nella figura 4, di corda L=3 m e apertura alare b=7.5 m, è investito da una corrente d aria (µ aria =1.82 *10-5 Ns/m 2 ) caratteriata da una velocità V=60 m/s. Volendo determinare la resistena aerodinamica agente sul profilo alare, si realia un modello del profilo in scala 1:3, da mettere nella camera di prova di una galleria ad acqua (µ acqua =10-3 Ns/m 2 ). Si chiede di calcolare la velocità V * che deve avere la corrente d acqua nella galleria affinché sia soddisfatta l ipotesi di similitudine fluidodinamica fra campo di moto reale e quello del modello. [V * =12,12 m/s] Sapendo che una bilancia collegata al modello misura una resistena D * = 1200 N, si chiede inoltre di determinare la resistena aerodinamica D agente sul profilo alare. [D=324,2 N] Figura 4 Eserciio 5 (prova in itinere 16/11/04) Un impianto di soffiaggio ad aria termina con un ugello curvo, rappresentato nella Figura 5, collegato alla condotta di diametro D =0.35 m attraverso la flangia F. Sapendo che il diametro della bocca dell ugello è d = 0.2 m, che l asse della seione d uscita forma un angolo α = 30 con l asse della condotta, che la portata soffiata attraverso l ugello è Q = 1.5 m 3 /s, si determini: - la pressione relativa p m registrata dal manometro metallico collegato alla condotta immediatamente a monte della flangia F; [p m = Pa] - la spinta esercitata sulla flangia F. [S Fx =72.76 N; S Fy =43.89 N]

4 p m F D α F d Figura 5 Eserciio 6 (prova in itinere 22/11/02) Un treno (figura 6) di seione frontale massima S t =13 m 2 corre con velocità uniforme in una galleria di seione S g =90 m 2. Sul locomotore è posiionato un tubo di Pitot. Sapendo che il manometro differeniale collegato alle prese di pressione statica e totale del tubo di Pitot misura una pressione p=2100 Pa e che la densità dell aria nella galleria è ρ =1.225 kg/m 3, si determini la velocità del treno. Si determini inoltre la resistena aerodinamica agente sul pantografo, sapendo che il coefficiente di resistena del pantografo stesso, riferito alla seione frontale S p =1.5 m 2, è C D =0.09. [V t =58.55 m/s ; D=387 N] Figura 6 Eserciio 7 Il getto piano oriontale d aria, di spessore l=0.3 m, rappresentato nella Figura 7, viene deviato da una piastra quadrata di lato L= 1 m, inclinata di un angolo α = 40 rispetto all oriontale. Sapendo che la velocità V 1 del getto a monte della piastra vale 40 m/s, che la pressione nel getto indisturbato a monte della piastra e nel getto a valle di essa è pari alla pressione atmosferica p, e che la velocità del getto a valle della piastra è tangente alla piastra stessa, si determinino modulo, direione e verso della fora esercitata dal getto sulla piastra. [S=402.3 N; S x =137.6 N; S y =378 N]

5 Figura 7 Eserciio 8 Attraverso il convergente rappresentato nella Figura, collegato alla condotta di seione circolare di diametro D =1 m attraverso la flangia F, fluisce una portata d aria Q =7 m 3 /s. Sapendo che il diametro d della seione di uscita del convergente è paria 0.25 m, si calcoli la spinta esercitata sulla flangia F. [S Fx =8598 N; S Fy =0] Figura 8 Eserciio 9 (prova in itinere 18/11/03) L alettone rappresentato nella Figura 9, avente corda c = 0.4 m, viene provato in galleria del vento alla velocità V g = 25 m/s. Durante l esperimento, nel punto P di misura si rileva una pressione relativa p P = Pa. Sapendo che per numeri di Reynolds superiori a la corrente attorno al profilo è indipendente dal numero di Reynolds, si verifichi se tale condiione è soddisfatta nel caso in esame e, in caso affermativo, si determini la velocità che si avrebbe nel punto P se la velocità della corrente incidente sull alettone fosse pari a 60 m/s. [V P2 =150.8 m/s] Si calcoli per i due casi il massimo valore di pressione relativa riscontrabile sull alettone. [ p max1 =383 Pa ; p max2 =2205 Pa]

6 Figura 9 Eserciio 10 (prova in itinere 16/11/06) Il modello in scala 1:10 di un camion (rappresentato in Figura 10) viene provato in una galleria del vento la cui camera di prova ha seione pari a 1.2 m 2. Sul modello sono ricavate 4 prese di pressione collegate, insieme alle prese di pressione statica S e totale T di un tubo di Pitot, ad un manometro ad acqua. Il modello è anche collegato ad una bilancia che misura una resistena aerodinamica D = 140 N. Il modello ha spessore s = 0.2 m e altea h = 0.3 m; le misure della superficie frontale della cabina di guida sono rappresentate in figura e valgono: a = 0.15 m, b = 0.1 m, α = 30. I livelli nei rami del manometro ad acqua collegati alle diverse prese di pressione sono misurati rispetto ad un riferimento comune e valgono rispettivamente: - S = 350 mm (presa statica del tubo di Pitot) - T = 150 mm (presa di pressione totale del tubo di Pitot) - 1 = 150 mm (presa 1 sulla cabina di guida) - 2 = 550 mm (presa 2 sul parabrea) - 3 = 150 mm (presa 3 sul fronte del vano di carico) - 4 = 500 mm (presa 4 sul retro del vano di carico) Si determinino: a) la velocità V in galleria del vento a monte del profilo; [V =56.57m/s] b) il coefficiente di resistena C D del veicolo; [C D =1.19] c) la resistena aerodinamica del veicolo reale, quando viaggia alla velocità di 30 m/s (ipotiando che il C D sia indipendente da numero di Reynolds); [D reale = N] d) la pressione p V che si registra in galleria del vento a valle del modello, sapendo che p coincide con la pressione atmosferica; [p V = Pa] e) l errore che si commetterebbe calcolando la resistena D in galleria attraverso le misure di pressione nelle prese 1, 2, 3 e 4, ipotiando che le pressioni siano costanti sulla superficie su cui sono misurate. [9%]

7 8V α p 8 T a b D 4 h p v S S T Figura 10