Denominazione: Meccanica dei Fluidi

Generalità

Introduzione al corso. Definizione di sostanza fluida. L’ipotesi del continuo. Dimensioni e unità di misura. Forze di massa e forze di superficie. Tensore degli sforzi e sue proprietà. Proprietà dei fluidi: comprimibilità, dilatabilità termica, tensione superficiale, viscosità. Fluidi non-newtoniani. Assorbimento dei gas.

Statica dei fluidi

Sforzi nei fluidi in quiete. Equazione indefinita della statica dei fluidi. Equazione globale dell’equilibrio statico. Statica dei fluidi pesanti e incomprimibili. Misura delle pressioni. Spinte su superfici piane. Spinte su superfici curve.

Cinematica

Cinematica dei fluidi. Approcci euleriano e lagrangiano. Velocità e accelerazione. Teorema del trasporto di Reynolds. Visualizzazione del campo di moto. Traiettorie. Linee di corrente. Linee di fumo. Tubi di Flusso. Tipi di moto. Moto permanente. Moto vario. Moto uniforme. Moti bidimensionali.

Equazione indefinita di continuità. Equazione globale di continuità per volumi di controllo fissi nello spazio. Equazione di continuità applicata alle correnti. Deformazione degli elementi fluidi. Velocità di rotazione e di deformazione. Moti irrotazionali.

Dinamica dei fluidi

Equazione indefinita del moto. Equazione di Eulero. Condizioni al contorno. Equazione globale dell’equilibrio dinamico. Equazione di Eulero nella terna intrinseca ad una linea di corrente. Correnti gradualmente variate. Distribuzione della pressione. Teorema di Bernoulli. Rappresentazione geometrica del teorema di Bernoulli. Significato energetico del teorema di Bernoulli. Equazione dell'energia meccanica. Processi di efflusso. Estensione del teorema di Bernoulli alle correnti. Scambio di energia fra una corrente e una macchiana. Venturimetro. Tubo di Pitot. Estensione del teorema di Bernoulli ai fluidi reali. Legame costitutivo dei fluidi viscosi. Le equazioni di Navier-Stokes. Equazione globale dell’equilibrio dinamico per i fluidi viscosi.

Correnti in pressione

Regimi di movimento. Esperienza di Reynolds. Azione di trascinamento di una corrente. Sforzo tangenziale. Moto laminare in un condotto a sezione circolare. Formula di Poiseuille. Flusso tra piastre piane e parallele. Moto turbolento. L’equazione del moto medio. Sforzi tangenziali viscosi e turbolenti. Applicazione del teorema di Buckingham per la determinazione della forma della legge di resistenza. Formula di Darcy-Weisbach. Indice di resistenza. Moto nei tubi lisci. Indice di resistenza nei tubi lisci. Cenni sulla distribuzione di velocità nel moto turbolento in un tubo liscio. Moto nei tubi scabri. Indice di resistenza nei tubi scabri. Abaco di Moody. Cenni sulla distribuzione di velocità nel moto turbolento in un tubo scabro. Formule pratiche per il calcolo della resistenza. Perdite di carico localizzate. Dissipazioni di energia per brusco allargamento, per imbocco a spigolo vivo e per sbocco in un serbatoio. Condotte in depressione.

1) Y. A. Cengel, J.M. Cimbala "Fluid Mechanics - Fundamentals and Applications" Fourth Edition, McGraw-Hill.

2) G. Alfonsi, E. Orsi "Problemi di Idraulica e Meccanica dei Fluidi" CEA Milano, 1984.

3) G. Pezzinga "Esercizi di Meccanica dei Fluidi" Aracne editrice, 2008.

4) Appunti forniti dal docente reperibili sulla Piattaforma Studiumdurante lo svolgimento del corso.