Docente/i: Luigi Natale   Stefano Sibilla  

Denominazione del corso: Idraulica()
Codice del corso: 502524
Corso di laurea: Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio
Sede: Mantova
Settore scientifico disciplinare: ICAR/02
L'insegnamento è caratterizzante per: Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio
Crediti formativi: CFU 12
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

Al termine dell'insegnamento lo studente deve aver acquisito la conoscenza delle nozioni di base della statica e della dinamica dei fluidi incomprimibili. Deve inoltre essere in grado di risolvere alcuni semplici problemi di idraulica applicata nel campo delle correnti in pressione per quanto riguarda: spinte esercitate dai liquidi sulle pareti dei recipienti che li contengono, foronomia, resistenze al moto dei liquidi entro condotti, scambi di energia fra macchine e correnti idrauliche, problemi di dimensionamento e di verifica di reti di condotte. Infine, deve aver acquisito i concetti e gli strumenti operativi necessari per risolvere i problemi di idraulica ambientale con particolare riferimento alle correnti a superficie libera in alvei artificiali, delineando in termini qualitativi e calcolando numericamente i profili di rigurgito di correnti a pelo libero in funzione delle condizioni al contorno che caratterizzano la corrente stessa e di eventuali singolarità.

Programma del corso

Proprietà dei fluidi
I fluidi come sistemi continui, sforzi interni nei sistemi continui, proprietà fisiche dei fluidi, unità di misura.

Idrostatica
Equazione dell'equilibrio idrostatico, misura delle pressioni, spinta su superfici piane, spinta su superfici curve, equilibrio dei galleggianti.

Idrodinamica
Caratteri del moto dei fluidi, equazione di continuità, equazione del moto, derivata totale, equazione indefinita del moto per fluido perfetto (equazione di Eulero), equazione di Bernoulli, corrente gradualmente variata.

Foronomia e misuratori di portata
Luce di fondo, paratoia piana, luce di comunicazione tra due serbatoi, luce a battente in parete verticale, luce a stramazzo, tubo convergente, diaframma, tubo di Pitot, misuratore a gomito, considerazioni pratiche.

Il moto dei fluidi reali
Estensione della equazione di Bernoulli ai fluidi reali. Crescita dello strato limite, moto uniforme: formula di Darcy – Weisbach, regime laminare, regime turbolento, regime turbolento in tubi lisci, regime turbolento in tubi scabri, le leggi classiche di resistenza al moto, la formula di Chezy, la formula di Manning, le formule pratiche.

Perdite di carico localizzate
Equazione globale dell'equilibrio idrodinamico, perdita per brusco allargamento, perdita di imbocco, perdita per restringimento, perdita per allargamento raccordato, perdita nei gomiti, perdita causata da una paratoia.

Cenni sulle macchine idrauliche
Pompe, turbine.

Condotte
Condotte in depressione: moto a canaletta, lunghe condotte, sistemi di condotte.

Moto uniforme nei canali
Grandezze geometriche caratteristiche delle correnti a pelo libero. Scala di deflusso in moto uniforme: formule di Chezy, Manning e Gauckler–Strickler. Valori tipici dell'indice di Manning per vari tipi di alveo. Scala di deflusso in sezioni chiuse e in sezioni composte. Problemi di verifica e di dimensionamento.

Profili di moto permanente
Stato critico. Caratteristiche della corrente lenta e veloce. Alvei a debole e forte pendenza. Classificazione dei profili di moto permanente in un alveo prismatico. Sezioni di controllo: sbocco in un bacino, salti, paratoie, sezioni di incile, cambi di pendenza. Soluzione numerica dei profili di moto permanente.

Risalto idraulico
Caratteristiche e classificazione dei risalti idraulici. Conservazione della spinta totale. Localizzazione del risalto. Problema dei due laghi.

Correnti rapidamente variate
Soglia di fondo. Stramazzo a larga soglia. Restringimento ben raccordato dell'alveo. Passaggio della corrente tra le pile di un ponte e calcolo del conseguente profilo di rigurgito. Cenni alla confluenza di due correnti. Correnti con apporto o sottrazione continua di portata: sfioratori e canali di gronda.

Prerequisiti

Analisi matematica: concetti di: funzione(anche a più variabili), limite, derivata, integrale. Geometria e algebra: Trigonometria, algebra elementare, geometria analitica elementare. Fisica: Misura delle grandezze fisiche e unità di misura. Principi ed equazioni fondamentali della meccanica. Energia. Principio di conservazione dell'energia. Fisica matematica: Grandezze scalari e vettoriali. Elementi fondamentali del calcolo vettoriale. Geometria delle masse.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 60
Esercitazioni (ore/anno in aula): 60
Attività pratiche (ore/anno in aula): 12

Materiale didattico consigliato

M. Gallati, S. Sibilla. Fondamenti di idraulica. Carocci.

Modalità di verifica dell'apprendimento