Idraulica è un insegnamento che mira a fornire solide conoscenze di base dell’idraulica, partendo dalla descrizione qualitativa dei fluidi fino alla formulazione di modelli quantitativi basati sulla meccanica di continui fluidi. Tali modelli vengono costruiti deducendoli dalle leggi della meccanica classica, tenendo presente le differenze tra corpi rigidi e corpi deformabili. Si perviene alle leggi utili per affrontare semplici problemi di idrostatica, idrodinamica di moto uniforme e permanente.
L’insegnamento fa parte del corso di studio in “Ingegneria Civile”, che si ripropone di definire un profilo professionale di ingegnere civile prevalentemente orientato verso i settori dell'ingegneria idraulica, dell'ingegneria delle strutture, delle infrastrutture viarie e dei sistemi di trasporto, che possa svolgere attività di progettazione, costruzione, gestione e manutenzione delle opere civili. Nel quadro di questo percorso, l’insegnamento mira a definire i modelli più generali della meccanica dei fluidi dai quali si possono dedurre la grande maggioranza delle formulazioni di interesse tecnico per la progettazione delle opere civili.
Al termine del corso gli studenti saranno in grado di: 1) esaminare qualitativamente un fenomeno di idraulica e classificarlo in base alle sue caratteristiche cinematiche e dinamiche; 2) decidere quale classe di modelli di continuo meglio approssima il comportamento osservato 3) risolvere quantitativamente problemi di base riguardanti l’idraulica.
L’insegnamento fa parte del corso di studio in “Ingegneria Civile”, che si ripropone di definire un profilo professionale di ingegnere civile prevalentemente orientato verso i settori dell'ingegneria idraulica, dell'ingegneria delle strutture, delle infrastrutture viarie e dei sistemi di trasporto, che possa svolgere attività di progettazione, costruzione, gestione e manutenzione delle opere civili. Nel quadro di questo percorso, l’insegnamento mira a definire i modelli più generali della meccanica dei fluidi dai quali si possono dedurre la grande maggioranza delle formulazioni di interesse tecnico per la progettazione delle opere civili.
Al termine del corso gli studenti saranno in grado di: 1) esaminare qualitativamente un fenomeno di idraulica e classificarlo in base alle sue caratteristiche cinematiche e dinamiche; 2) decidere quale classe di modelli di continuo meglio approssima il comportamento osservato 3) risolvere quantitativamente problemi di base riguardanti l’idraulica.
scheda docente
materiale didattico
- campi scalari vettoriali tensoriali
- grandezze tensoriali: proiezione sulla base
- notazione indiciale
- invarianti vettoriali
- prodotto scalare (interno)
- prodotto vettore (esterno)
- condizione di parallelismo e ortogonalità
- prodotto tensore (esterno)
- tensore come applicazione lineare (prodotto misto o prodotto "punto")
- tensore identità
- decomposizione isotropo + deviatorico
- decomposizione simmetrico + emisimmetrico
- traccia
- operatori differenziali e proprietà
- formule di green gauss
- schema del continuo
- dimensioni e unità di misura
- tensione superficiale
- comprimibilità
- deformabilità a taglio (viscosità)
- reologia dei fluidi
- descrizione lagrangiana e euleriana
- linee traiettorie, corrente, emissione
- tubo di flusso
- portata (volume e massa)
- accelerazione e sua scomposizione (anche irrotazionale e rotazionale)
- regimi di moto vario, stazionario, uniforme, uniforme omogeneo.
- teorema del trasporto
- esperienza di Reynolds, profilo parabolico laminare o turbolento
- numero di Reynolds, anche come rapporto di forze inerzia/viscose
- andamento oscillatorio nel tempo delle grandezze cinematiche
- decomposizione di reynolds, quantificaizone dell'intervallo di media
- regole sulle medie temporali (derivata, prodotto, somma)
- conservazione della massa + teorm del trasp = eq continuità indef
- campo solenoidale per fluidi incomprimibili
- calcolo del tasso di variazione temporale dell'integrale di rho*F
- cosa succede se F=V
- eq continuità corrente, stazionaria, incomprimibile
- principio conservazione della quantità di moto
- forze di massa, forze per unità di massa
- forze di contatto, assioma di Cauchy
- teorema di cauchy
- tensori degli sforzi, sua decomposizione e proprietà
- eq. q.d.m. in forma differenziale
- terne principali di sforzo, campo di sforzo isotropo
- sistema di eq per risolvere sistema fluido
- eq qdm in forma integrale laminare e turbolenta
- eq. fluidostatica
- piani isobari, piezometrica
- pressione ass e relativa
- esempi di pcr e pca
- pressione continua attraverso interfacce, piezometrica no
- piezometro
- manometro e manometro differenziale
- spinta su sup piana, modulo.
- spinta su sup piana, punto di applicazione
- decomposizione del trapezio di spinta
- spinta su sup curva
- fluido ideale
- teorema di Bernoulli
- teorema di Bernoulli per correnti lineari
- coeff di coriolis
- spinte dinamiche
- foronomia
- schema 1D delle correnti lineari
- moto uniforme correnti lineari
- distribuzione sforzi in condotta
- legge di darcy weisbach
- abaco di Moody
- legge di Colebrook - White
- moto uniforme nelle lunghe condotte
- prelievo distribuito
Citrini, Noseda – Idraulica - Ed. Ambrosiana
Mossa, Petrillo – IDRAULICA. Ed. Casa Editrice Ambrosiana, Milano
Applicazioni:
Alfonsi, Orsi – Problemi di idraulica e meccanica dei fluidi. Ed. Casa Editrice Ambrosiana, Milano
Programma
- definizione di fluido- campi scalari vettoriali tensoriali
- grandezze tensoriali: proiezione sulla base
- notazione indiciale
- invarianti vettoriali
- prodotto scalare (interno)
- prodotto vettore (esterno)
- condizione di parallelismo e ortogonalità
- prodotto tensore (esterno)
- tensore come applicazione lineare (prodotto misto o prodotto "punto")
- tensore identità
- decomposizione isotropo + deviatorico
- decomposizione simmetrico + emisimmetrico
- traccia
- operatori differenziali e proprietà
- formule di green gauss
- schema del continuo
- dimensioni e unità di misura
- tensione superficiale
- comprimibilità
- deformabilità a taglio (viscosità)
- reologia dei fluidi
- descrizione lagrangiana e euleriana
- linee traiettorie, corrente, emissione
- tubo di flusso
- portata (volume e massa)
- accelerazione e sua scomposizione (anche irrotazionale e rotazionale)
- regimi di moto vario, stazionario, uniforme, uniforme omogeneo.
- teorema del trasporto
- esperienza di Reynolds, profilo parabolico laminare o turbolento
- numero di Reynolds, anche come rapporto di forze inerzia/viscose
- andamento oscillatorio nel tempo delle grandezze cinematiche
- decomposizione di reynolds, quantificaizone dell'intervallo di media
- regole sulle medie temporali (derivata, prodotto, somma)
- conservazione della massa + teorm del trasp = eq continuità indef
- campo solenoidale per fluidi incomprimibili
- calcolo del tasso di variazione temporale dell'integrale di rho*F
- cosa succede se F=V
- eq continuità corrente, stazionaria, incomprimibile
- principio conservazione della quantità di moto
- forze di massa, forze per unità di massa
- forze di contatto, assioma di Cauchy
- teorema di cauchy
- tensori degli sforzi, sua decomposizione e proprietà
- eq. q.d.m. in forma differenziale
- terne principali di sforzo, campo di sforzo isotropo
- sistema di eq per risolvere sistema fluido
- eq qdm in forma integrale laminare e turbolenta
- eq. fluidostatica
- piani isobari, piezometrica
- pressione ass e relativa
- esempi di pcr e pca
- pressione continua attraverso interfacce, piezometrica no
- piezometro
- manometro e manometro differenziale
- spinta su sup piana, modulo.
- spinta su sup piana, punto di applicazione
- decomposizione del trapezio di spinta
- spinta su sup curva
- fluido ideale
- teorema di Bernoulli
- teorema di Bernoulli per correnti lineari
- coeff di coriolis
- spinte dinamiche
- foronomia
- schema 1D delle correnti lineari
- moto uniforme correnti lineari
- distribuzione sforzi in condotta
- legge di darcy weisbach
- abaco di Moody
- legge di Colebrook - White
- moto uniforme nelle lunghe condotte
- prelievo distribuito
Testi Adottati
Teoria:Citrini, Noseda – Idraulica - Ed. Ambrosiana
Mossa, Petrillo – IDRAULICA. Ed. Casa Editrice Ambrosiana, Milano
Applicazioni:
Alfonsi, Orsi – Problemi di idraulica e meccanica dei fluidi. Ed. Casa Editrice Ambrosiana, Milano
Modalità Erogazione
La prima parte del corso copre argomenti teorici. La seconda include esercizi di applicazione delle conoscenze teoriche acquisite. La modalità di erogazione è di tipo didattica frontale, con la proiezione dello schermo del tablet che il docente usa per lo svolgimento della lezione. Durante le esercitazioni gli studenti sono invitati a interagire con il docente in modo da agevolare la verifica dello stato di apprendimento delle conoscenze richieste.Modalità Valutazione
La prova orale e scritta copre entrambi le parti dell'insegnamento. Alla fine della prima parte lo studente può cimentarsi con una prova scritta intermedia, comprendente domande di teoria e esercizi riguardanti la sola prima parte dell'insegnamento. Se il risultato di questa prova intermedia fosse positivo, lo studente può accedere alla seconda prova intermedia, analoga alla prima, che si svolge alla fine del secondo periodo didattico. Il successo ad entrambe le prove intermedie consente di acquisire una valutazione positiva e superare l'insegnamento. In caso contrario lo studente dovrà svolgere l'esame scritto e orale.