Programmi Laurea Triennale

 

70/0059-M - IDRAULICA

Anno Accademico ​2018/2019

Docente
GIORGIO ​QUERZOLI (Tit.)
ANDREA ​BALZANO
Periodo
Primo Semestre ​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale ​
Lingua Insegnamento
ITALIANO ​



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/72] ​ ​INGEGNERIA CIVILE [72/00 - Ord. 2013] ​ ​PERCORSO COMUNE10100
[70/73] ​ ​INGEGNERIA PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO [73/00 - Ord. 2012] ​ ​PERCORSO COMUNE10100
[70/73] ​ ​INGEGNERIA PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO [73/00 - Ord. 2017] ​ ​PERCORSO COMUNE10100
Obiettivi

Conoscenza e comprensione dei fenomeni fisici che hanno luogo in un fluido in quiete o in movimento, con particolare riferimento ai casi di moto stazionario di una corrente liquida in una condotta in pressione o in un canale, rilevanti ai fini della progettazione di infrastrutture ed impianti idraulici di interesse dell'ingegnere civile. Le basi fisico-matematiche fornite dal corso consentono l'applicazione delle nozioni apprese con spirito critico e l'ampliamento autonomo delle conoscenze da parte dello studente.

Prerequisiti

Conoscenza di nozioni e metodi fondamentali della Fisica, della Meccanica Razionale, dell'Analisi Matematica I e II, dell'Algebra, della Geometria e della Statistica.

Contenuti

1. Introduzione: Schema di mezzo continuo. Fluidi. Proprietà fisiche dei fluidi. (3 h)

2. Idrostatica: Stato di sforzo in un punto. Equazioni indefinita e globale dell'Idrostatica. Fluidi incomprimibili: legge di Stevin; piano dei carichi idrostatici; pressioni relative; legge di Pascal. Fluidi non miscibili sovrapposti. Aeriformi. Strumenti di misura della pressione. Spinte su superfici piane. Spinte su superfici di forma qualunque: metodo dell'equazione globale; metodo per componenti. Spinte su corpi immersi. Capillarità. (10+9 h)

3. Cinematica dei fluidi: Campi di velocità e traiettorie. Punti di vista euleriano e lagrangiano; derivata lagrangiana. Analisi locale del campo di moto. Classificazione dei moti. Linee di corrente e linee di fumo. Flussi attraverso superfici; tubi di flusso. Teorema del trasporto. equazioni di continuità in forma locale e globale. (5 h)

4. Equazioni fondamentali della dinamica dei fluidi: Stato di sforzo; teorema di Cauchy; tensore degli sforzi; simmetria del tensore degli sforzi. Equazione indefinita del moto. Legge costitutiva dei fluidi newtoniani; equazione di Navier-Stokes. Equazione globale del moto: forme generale e per fluido viscoso. Distribuzione della quota piezometrica nel piano normale alla traiettoria; Teorema di Bernoulli; dissipazioni viscose; schema di fluido ideale. (6 h)

5. Foronomia: Efflusso da luci sotto battente. Stramazzi. Transitori. (3+3 h)

6. Analisi dimensionale: omogeneità dimensionale; numeri puri; teorema del Pigreco. (1 h)

7. Moti irrotazionali: vorticità, irrotazionalità e potenziale di velocità. Teorema di Lagrange. Teorema di Bernoulli. Moti irrotazionali isocori: equazione di Laplace; condizioni al contorno. Moti irrotazionali piani; funzione di corrente; rete idrodinamica. Esempi di moti a potenziale: teorie di moto ondoso; moti di filtrazione. (2 h)

8. Turbolenza: Regime laminare e regime turbolento; numero di Reynolds. Analisi statistica della turbolenza; equazioni per le grandezze medie; sforzi turbolenti. (3 h)

9. Correnti fluide: Correnti lineari: sezioni regolari; sforzi assiali; linea piezometrica. Equazione di continuità. Potenza di una corrente in una sezione. Estensione del Teorema di Bernoulli alle correnti: carico totale medio; linea dei carichi totali; perdite di carico; cadente dei carichi totali e cadente piezometrica. Strumenti di misura della velocità e della portata. (4 h)

10. Correnti in pressione: Moto uniforme in condotto cilindrico: profilo di velocità; legge logaritmica; sforzi tangenziali; sottostrato viscoso; perdite distribuite. Diagrammi di Nikuradse e di Moody. Scabrezza. Formule di Prandtl-Von Karman, di Prandtl-Nikuradse e di Colebrook. Formule pratiche: formula di Chezy. Perdite localizzate (di Borda, per brusco restringimento, di imbocco e di sbocco). Calcolo idraulico di una condotta. Lunghe condotte: metodi di verifica e di progetto. Correnti in depressione; moto a canaletta. Equazione del moto vario per le correnti. (11+13 h)

11. Macchine idrauliche: Pompe: prevalenze totale, manometrica e geodetica, potenze utile e potenza assorbita; rendimento. Caratteristica della condotta e della pompa. Problema di verifica: calcolo della portata sollevabile; cavitazione; verifica alle depressioni massime; NPSH, portata massima sollevabile. Calcoli di progetto: passività; diametro di massimo tornaconto. Cenni alle turbine. (2+4 h)

12. Correnti a superficie libera: Moto uniforme: scala delle portate; sezioni composite. Carico specifico. Stato critico. Celerità delle piccole perturbazioni. Classificazione delle correnti e degli alvei. Profili di moto permanente. Cause perturbatrici e condizioni al contorno. Sezioni di controllo. Risalto idraulico, spinta totale. Soglie di fondo; restringimento di sezione; presa da serbatoio. Stramazzo a larga soglia; modellatore a risalto. (12+9 h)

Metodi Didattici

Durata: 10 settimane, 10 ore a settimana
Teoria: 62 ore; esercitazioni: 38 ore; totale 100 ore
A seconda delle aule disponibili da anno ad anno, le lezioni e le esercitazioni vengono svolte alla lavagna, con l'uso di gessi/pennarelli colorati per gli schemi grafici, o su lavagna elettronica.

Verifica dell'apprendimento

La valutazione è espressa in trentesimi.
L'esame si compone di una prova scritta riguardante la soluzione numerica di problemi applicativi con assegnazione di un voto e una successiva prova orale, riservata a chi ha conseguito almeno il punteggio di 18/30 nello scritto, consistente nella discussione dell’elaborato della prova scritta e di argomenti teorici.
Abilità verificabili che si dovrebbero possedere dopo aver superato l’esame: Capacità di impostazione e soluzione di problemi applicativi riguardanti l’equilibrio di fluidi in quiete (distribuzione delle pressioni, calcolo delle spinte su superfici, equilibrio di corpi immersi) ed il moto stazionario di fluidi incomprimibili nelle condotte in pressione (calcoli di progetto e verifica; spinte dinamiche; misure di pressione e portata) e nelle correnti a pelo libero (calcolo di portate e profondità di moto uniforme; misure di portata; tracciamento dei profili di moto permanente).

Verifica dell'apprendimento

La valutazione è espressa in trentesimi.
L'esame si articola in una prova scritta riguardante la soluzione numerica di problemi applicativi con assegnazione di un voto e una successiva prova orale, riservata a chi ha conseguito almeno il punteggio di 18/30 nello scritto, consistente nella discussione dell’elaborato della prova scritta e di argomenti teorici.
Abilità verificabili che si dovrebbero possedere dopo aver superato l’esame: Capacità di impostazione e soluzione di problemi applicativi riguardanti l’equilibrio di fluidi in quiete (distribuzione delle pressioni, calcolo delle spinte su superfici, equilibrio di corpi immersi) ed il moto stazionario di fluidi incomprimibili nelle condotte in pressione (calcoli di progetto e verifica; spinte dinamiche; misure di pressione e portata) e nelle correnti a pelo libero (calcolo di portate e profondità di moto uniforme; misure di portata; tracciamento dei profili di moto permanente).

Testi

Testi di riferimento
Teoria:
- dispense del docente;
- Idraulica (Citrini-Noseda)
- Meccanica dei Fluidi (Marchi-Rubatta);
- Idraulica (Mossa - Petrillo);
- Meccanica dei Fluidi (Çengel-Cimbala);
- Meccanica dei Fluidi (Cenedese);
- Dispense di Idraulica (Fassò).

Esercizi:
- Esercitazioni del corso (download http://people.unica.it/andreabalzano/didatticateaching/idraulica-ordinamento-dm270-corso-1/);
- Problemi di Idraulica e Meccanica dei Fluidi (Alfonsi-Orsi);
- Esercizi di Idraulica e di Meccanica dei Fluidi (Longo-Tanda);
- Idraulica (Citrini-Noseda);
- Meccanica dei Fluidi (Çengel-Cimbala);
- raccolta di esercitazioni (Fassò) (download http://pcque.unica.it/).
- raccolta di testi di prove scritte di esame (download http://people.unica.it/andreabalzano/didatticateaching/idraulica-ordinamento-dm270-corso-1/)
- raccolte varie di esercizi (download http://people.unica.it/andreabalzano/didatticateaching/idraulica-ordinamento-dm270-corso-1/)

Testi

Teoria:
- dispense del docente;
- Idraulica (Citrini-Noseda)
- Meccanica dei Fluidi (Marchi-Rubatta);
- Idraulica (Mossa - Petrillo);
- Meccanica dei Fluidi (Çengel-Cimbala);
- Meccanica dei Fluidi (Cenedese);
- Dispense di Idraulica (Fassò).

Esercizi:
- Esercitazioni del corso (download http://people.unica.it/andreabalzano/didatticateaching/idraulica-ordinamento-dm270-corso-1/);
- Problemi di Idraulica e Meccanica dei Fluidi (Alfonsi-Orsi);
- Esercizi di Idraulica e di Meccanica dei Fluidi (Longo-Tanda);
- Idraulica (Citrini-Noseda);
- Meccanica dei Fluidi (Çengel-Cimbala);
- raccolta di esercitazioni (Fassò) (download http://pcque.unica.it/).
- raccolta di testi di prove scritte di esame (download http://people.unica.it/andreabalzano/didatticateaching/idraulica-ordinamento-dm270-corso-1/)
- raccolte varie di esercizi (download http://people.unica.it/andreabalzano/didatticateaching/idraulica-ordinamento-dm270-corso-1/)

Altre Informazioni

All'indirizzo web:
http://people.unica.it/andreabalzano/
sono reperibili:
- recapiti del docente;
- orari di ricevimento
- date di esame
- programma dettagliato del corso
- materiale didattico (dispense, esercitazioni con traccia della soluzione, testi di esercizi d'esame)
- modulo di iscrizione al corso, con il quale lo studente viene inserito in una mailing list utilizzata per comunicazioni di vario tipo

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