401-97
A.A. 1997/98
UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI TRIESTE
______________________________________________________________________
CORSO DI LAUREA
PROGRAMMA DEL CORSO DI
DOCENTE
INGEGNERIA MECCANICA
FLUIDODINAMICA
Carlo VECILE
PROPRIETÀ FISICHE DEI FLUIDI
Stati di aggregazione della materia
Forze molecolari
Temperatura
Sistemi continui
-Deformazioni
-Tensioni
-Relazioni fra tensioni e deformazioni
Differenze fra solidi e liquidi
Volume sensibile di un fluido
Fluido non viscoco e fluido ideale
Massa volumica
Principio di conservazione della massa
Pressione
Equazioni di stato
Compressibilità
Velocità del suono
Differenze fra liquidi e aeriformi
Viscosità
Fluidi non-newtoniani
Tipi di moto
STATICA DEI FLUIDI
Generalità
Legge di Stevin
Misura delle pressioni
Carico piezometrico e carico assoluto
Spinta sopra superfici piane
-Spinta idrostatica
-Spinta assoluta
-Componenti della spinta
-Centro di spinta
Corpi immersi e loro equilibrio
Corpi galleggianti e loro equilibrio
Aerostatica
CINEMATICA DEI FLUIDI
Generalità
Linee di isovalore e regimi di moto
Portata massica e portata volumetrica
Equazione di continuità
Spostamenti di corpo rigido
-Traslazione
-Rotazione
Deformazioni
- Deformazioni assiali
- Deformazioni angolari
Velocità di deformazione
Vorticità e circuitazione
Funzione di corrente e potenziale di velocità
DINAMICA DEI FLUIDI NON VISCOSI
Generalità
Equazione di Eulero
- Equazione di Eulero lungo una linea di corrente
Teorema di Bernoulli
Applicazioni del teorema di Bernoulli
- Velocità di efflusso - Teorema di Torricelli
- Misura della portata - Tubo di venturi
- Misura della pressione - Tubo di Pitot
- Misura della velocità - Tubo di Prandtl
Cautele nell’uso del teorema di Bernoulli
Moto irrotazionale di fluidi reali
Teorema della circuitazione
DINAMICA DEI FLUIDI VISCOSI
Generalità
Tensioni
Tensore elastico
Relazioni tensioni e velocità di deformazione
Equazione di Navier-Stokes
Altre forme delle equazioni di Navier-Stokes
- Forma con vorticità
- Forma con funzione di corrente
- Forma con vorticità e con funzione di corrente
Teorema di Bernoulli modificato
- Prevalenza di un impianto
- Prevalenza di una pompa
- Salto di un impianto
- Salto di una turbina
Perdite di carico in una condotta forzata
Moto rotazionale di fluidi viscosi
Vortice
EQUAZIONI ENERGETICHE
Generalità
Energie
- Energia meccanica
- Energia interna
Equazione dell’energia cinetica
Equazione dell’energia termica
Pressione e temperatura di ristagno
Termine di galleggiamento
ADIMENSIONALIZZAZIONE DELLE EQUAZIONI
Generalità
Numeri adimensionali termofluidodinamici
- Numero di Mach
- Numero di Reynolds
- Numero di Prandtl
- Numero di Froude
- Numero di Grashof
- Numero di Rayleigh
- Numero di Eckert
- Numero di Nusselt
Adimensionalizzazione equazione continuità
Adimensionalizzazione equazioni Navier-Stokes
Adimensionalizzazione equazione energia
SOLUZIONE ANALITICA DELLE EQUAZIONI DI NAVIER-STOKES
Generalità
Moto potenziale
Moto a falde parallele
Moto di Couette
Moto di Hagen-Poiseuille
Moto fra due cilindri rotanti concentrici
Lubrificazione
Strato limite
- Strato limite viscoso
- Strato limite termico
Moto di Couette transitorio
- Soluzione esatta
- Soluzione approssimata
- Confronto fra le due soluzioni
Lastra sottile
- Soluzione esatta
- Soluzione approssimata
- Confronto fra le due soluzioni
- Tensione di parete
Entrata nei condotti
MOTO TURBOLENTO
Generalità
Transizione
Metodo dei piccoli disturbi
Fluttuazioni
Equazioni del moto turbolento
Equazioni mediate nel tempo
Tensioni apparenti
Aspetto definitivo delle equazioni del moto turbolento
Natura della turbolenza
Modelli di turbolenza
Modelli a zero equazioni
- Viscosità e diffusività costanti
- Lunghezza di mescolamento
Modelli a una equazione
Modelli a due equazioni
- Modello cappa-epsilon
Strato limite viscoso nel moto turbolento
- Profili di velocità
Tensione di parete
PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE
Generalità
Principio di conservazione
Conservazione della massa
Conservazione della quantità di moto
- Fluido non viscoso
- Fluido viscoso
Conservazione del momento della quantità di moto
Conservazione dell’energia
Altre leggi di conservazione
-Conservazione dell’eenrgia cinetica del moto turbolento
-Conservazione dell’energia di dissipazione del moto turbolento
-Conservazione della specie chimica
FLUSSI VISCOSI INTERNI
Generalità
Distribuzione delle tensioni in un tubo
Profili di velocità turbolenta in un tubo
Considerazioni energetiche in un tubo
- Coefficiente di energia cinetica
- Perdita di altezza
Calcolo delle perdite di altezze
- Perdite continue: coefficiente di resistenza
- Moto laminare
- Moto turbolento
- Perdite accidentali
- Imbocchi e sbocchi
- Allargamenti e contrazioni
- Gomiti
- Valvole e accessori
Tipi di soluzioni per flussi in un tubo
- Valori noti: L, GV e D - Valore incognito p
- Valori noti: p, GV e D - Valore incognito: L
- Valori noti: p, L e D - Valore incognito: GV
- Valori noti p, L e GV - Valore incognito: D
Condotte non circolari
FLUSSI VISCOSI ESTERNI
Generalità
Resistenza
- Lastra sottile parallela al flusso: resistenza di attrito
- Lastra sottile normale al flusso: resistenza di pressione
- Sfera o cilindro: resistenza di attrito e di pressione
- Forma aerodinamica
Portanza
- Allungamento
- Controllo della portanza
