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.

Y.A. Cengel, J.M. Cimbala. Meccanica dei fluidi. Mc Graw - Hill, 2006.

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.