Meccanica dei fluidi - Laboratorio di Idraulica

Università degli Studi di Udine – Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea in Ingegneria dell’Ambiente e delle Risorse
Programma del Corso di Meccanica dei fluidi - A.A. 2010 – 2011
PROPRIETÀ FISICHE DEI FLUIDI. Definizione di Fluido. Moti esterni, interni, laminari e
turbolenti. Dimensioni ed unità di misura. Densità e peso specifico. Equazione di stato. Modulo di
comprimibilità cubica. Comprimibilità dell’aria e dell’acqua. Viscosità dinamica. Viscosità
cinematica. Fluidi reali e ideali. Piano reologico. Fluidi newtoniani, pseudoplastici, dilatanti e di
Bingham. Tensione superficiale. Fenomeni di Capillarità. Bagnabilità. Pressione di vapore.
ANALISI DIMENSIONALE. Teorema di Buckingham. Esempio applicativo. Resistenze al moto
in una condotta circolare.
ANALISI DELLO STATO DI TENSIONE. Postulato di Cauchy. Tetraedro di Cauchy. Tensore
degli sforzi. Primo invariante principale e definizione di pressione isotropica (o termodinamica).
STATICA DEI FLUIDI. Equazioni cardinali ed equazioni indefinite. Costanza del carico
piezometrico per fluidi incomprimibili e barotropici in quiete. Legge di Pascal. Strumenti di misura
delle pressioni. Manometri a colonna, ad U e differenziali. Spinte idrostatiche su superfici piane.
Centro di spinta. Spinte idrostatiche su superfici gobbe. Metodo delle forze elementari. Metodo
dell'equilibrio globale. Metodo delle generatrici. Spinte su corpi immersi. Spinte su corpi
galleggianti (cenni).
CINEMATICA DEI FLUIDI. Classificazione dei moti. Traiettorie, linee di corrente e linee di
fumo. Rappresentazione del moto: descrizione lagrangiana ed euleriana. Derivata sostanziale. Atto
di moto di una particella fluida. Tensore dei gradienti di velocità. Formula di Lamb-Gromeka.
ANALISI INTEGRALE DEL MOTO. Sistema fluido e volume di controllo. Teorema di
Reynolds (o del trasporto). Equazione di continuità. Principio di conservazione della quantità di
moto. Principio di conservazione del momento della quantità di moto. Applicazione dell'analisi
integrale del moto alle correnti. Portata. Equazione di continuità per una corrente. Quantità di moto,
energia cinetica e coefficienti correttivi. Equazione della quantità di moto e del momento della
quantità di moto per le correnti. Spinta dinamica di un getto su una superficie piana fissa e mobile.
Spinta dinamica su una superficie piana inclinata e su una pala di turbina Pelton. Spinta dinamica su
un gomito.
ANALISI DIFFERENZIALE DEL MOTO. Equazione di continuità ed equazione del moto in
forma differenziale. Equazioni costitutive. Postulati di Stokes. Fluidi ideali ed equazioni di Eulero.
Fluidi newtoniani ed equazioni di Navier-Stokes. Condizioni iniziali e condizioni al contorno.
DINAMICA DEI FLUIDI IDEALI. Equazioni di Eulero e condizioni al contorno. Carico totale.
Teorema di Bernoulli. Estensione del Teorema di Bernoulli alle correnti. Foronomia. Luci a
battente e a stramazzo. Luce a battente in parete sottile. Coefficiente di contrazione, di velocità e di
portata. Boccaglio. Tubo addizionale interno. Tubo addizionale esterno. Luce di fondo. Luci a
stramazzo in parete sottile. Stramazzo Bazin. Stramazzo triangolare. Luci a stramazzo in parete
grossa (stramazzo Belanger). Pressione di ristagno. Tubo di Pitot. Venturimetro. Bruschi
allargamenti di sezione. Paradosso di D’Alambert.
DINAMICA DEI FLUIDI VISCOSI. Moto dei fluidi reali. Moti Laminari. Moto piano di
Couette. Moto laminare uniforme in una condotta prismatica (moto di Poiseuille). Perdita di carico
piezometrico per unità di lunghezza. Moti Turbolenti. Approccio diretto ed indiretto. Medie
temporali. Coefficienti di correlazione lineare. Equazione di continuità. Equazioni di Reynolds.
Tensore degli sforzi di Reynolds. Moti turbolenti mediamente uniformi. Distribuzione della
tensione tangenziale totale. Schema di chiusura di Prandtl. Teoria della lunghezza di mescolamento.
Regime turbolento di parete liscia e scabra. Regime intermedio. Distribuzione logaritmica di
velocità per pareti lisce e scabre. Teoria dello Strato Limite. Strato limite su lastra piana. Bilancio
integrale di quantità di moto. Strato limite laminare di lastra piana. Coefficienti di resistenza.
Separazione dello strato limite. Resistenza opposta da corpi investiti da una corrente uniforme.
TESTI CONSIGLIATI. LEZIONI DI IDRAULICA, L. Montefusco, Pitagora Editrice, Bologna. IDRAULICA, D.
Citrini e G. Noseda, Casa Editrice Ambrosiana, Milano. MECCANICA DEI FLUIDI principi ed applicazioni
idrauliche, E. Marchi e A. Rubatta, UTET. IDRAULICA, A. Ghetti, Cortina, Padova. PROBLEMI DI IDRAULICA E
MECCANICA DEI FLUIDI, G. Alfonsi e E. Orsi, Casa Editrice Ambrosiana, Milano.