Docente/i: Stefano Sibilla  

Denominazione del corso: Meccanica dei fluidi
Codice del corso: 062221
Corso di laurea: Ingegneria Meccanica
Settore scientifico disciplinare: ICAR/01
Crediti formativi: CFU 7
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

Il corso si propone di fornire gli elementi di meccanica dei fluidi e idraulica indispensabili per inquadrare i fenomeni di flusso entro condotte in pressione (idraulica interna) e su corpi investiti da una corrente (fluidodinamica esterna) e determinarne quantitativamente (con metodi teorici e sperimentali) le caratteristiche essenziali quali distribuzioni di velocità e pressione, dissipazioni energetiche e azioni dinamiche.

Programma del corso

Richiami di fisica-matematica
Grandezze meccaniche e unità di misura. Sforzi interni nei sistemi continui e proprietà tensoriali. Densità, comprimibilità, viscosità, tensione di vapore. Equazione di stato.

Idrostatica
Legge di Stevino e misura della pressione. Spinta idrostatica su pareti piane, curve e sui corpi immersi. Formula di Mariotte. Statica dei fluidi pesanti comprimibili: distribuzione della pressione nell'atmosfera.

Fondamenti di cinematica dei fluidi
Descrizione euleriana e lagrangiana del moto. Entità cinematiche (traiettorie, linee di corrente, tubi di flusso, filetto fluido, flusso attraverso una superficie). Moti accelerati, uniformi e ritardati. Le correnti: moto uniforme e gradualmente variato. Portata e velocità media di una corrente in una sezione trasversale. Rotazione e vorticità.

Dinamica dei fluidi ideali
Equazione di continuità. Equazioni dell'equilibrio dinamico: forma puntuale (equazioni di Eulero) e forma globale. Moti irrotazionali: potenziale di velocità, teorema di Bernoulli. Calcolo delle forze aerodinamiche: portanza, resistenza di pressione. Studio delle correnti idrauliche: energia meccanica di una corrente. Distribuzione della pressione nelle sezioni trasversali delle correnti. Applicazioni alla foronomia. Misura della portata e della velocità: venturimetro, tubo di Pitot.

Effetti dissipativi: il problema delle correnti
Instabilità del moto laminare: il moto turbolento, sua fenomenologia e scale caratteristiche. Sforzi e dissipazione energetica nel moto turbolento, effetto della scabrezza della parete. Abaco di Moody. Calcolo delle perdite di carico continue e localizzate nelle correnti in pressione. Scambi di energia fra macchine idrauliche e correnti.

Effetti dissipativi: problemi di strato limite
Il concetto di strato limite. Caso della lastra piana senza e con gradienti di pressione. Separazione e scie. Spessore di strato limite e spessore di spostamento. Resistenza d'attrito. Caratteristiche dello strato limite turbolento.

Aerodinamica dei veicoli terrestri
Aerodinamica dell’automobile: portanza e deportanza, resistenza, derivate aerodinamiche. Interazione con la strada: effetto suolo. Cenni all’aerodinamica delle automobili da competizione. Aerodinamica dei treni: resistenza d'attrito. Effetto della forma della testa del treno. Azioni aerodinamiche dovute ai venti trasversali. Propagazione delle onde di pressione nei tunnel ferroviari.

Prerequisiti

Analisi matematica: concetti di funzione (anche a più variabili), limite, derivata e integrale. Geometria e algebra: trigonometria, algebra elementare, geometria analitica elementare. Fisica: Misura delle grandezze fisiche. Principi ed equazioni fondamentali della meccanica. Energia. Potenza. Fisica matematica: Grandezze scalari e vettoriali. Fondamenti di calcolo vettoriale. Geometria delle masse.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 40
Esercitazioni (ore/anno in aula): 18
Laboratori (ore/anno in aula): 11
Progetti (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

D. Citrini, G. Noseda. Idraulica. C.E. Ambrosiana, Milano, 1987..

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame finale consiste in una prova orale dalla quale lo studente può essere esentato purché sia superiore a 18/30 la media dei voti riportati nelle due prove scritte in itinere, previste a metà e alla fine dell’insegnamento. Il voto ottenibile senza esame orale non può comunque essere superiore a 26/30.