Ingegneria dell'Ambiente per lo Sviluppo Sostenibile - Environmental Engineering for Sustainable Development (sede di Latina)

PAOLO MONTI

A partire dall’ipotesi del continuo, i principi della meccanica vengono formalizzati nelle equazioni del moto dei fluidi nel caso sia
di moti laminari , sia di moti turbolenti. Schemi di rappresentazione del moto monodimensionale vengono sviluppati al fine di fornire agli studenti gli strumenti per la progettazione e il dimensionamento di condotte in pressione e canali a superficie libera. Il corso articolato nelle due parti di meccanica dei fluidi e applicazioni idrauliche fornisce agli studenti gli elementi di base per
affrontare i successivi corsi di laurea magistrale industriale o civile/ambientale.

Conoscenze di base della meccanica dei fluidi. Criteri per la progettazione di condotte idriche e canali.

Equazioni differenziali, algebra vettoriale, fisica di base.

Il fluido come mezzo continuo deformabile. Cinematica. Descrizione Euleriana e Lagrangiana del moto. Derivata locale e derivata materiale. Tensore gradiente di velocità. Teorema del trasporto di Reynolds. Principio di conservazione della massa. Equazione di continuità. Dinamica. Principio di bilancio della quantità di moto. Equazione globale del moto. Tensore degli sforzi. Equazione costitutiva per fluidi Newtoniani. Equazione di Navier-Stokes. Equazione dell'energia meccanica per fluidi incomprimibili. Trinomio di Bernoulli. Idrostatica. Spinte idrostatiche su pareti piane. Moti unidirezionali incomprimibili e stazionari. Distribuzione della velocità in un condotto cilindrico a sezione circolare (Poiseuille). Coefficiente di perdita di carico distribuita (Darcy). Potenza di una corrente. Foronomia. Classificazione delle luci. Luci a battente in parete sottile. Luci di fondo. La turbolenza nei fluidi incomprimibili. Equazione di Reynolds. Leggi di chiusura della turbolenza. Strato limite turbolento su parete scabra. Legge logaritmica. Correnti cilindriche in pressione nel caso stazionario. Coefficiente di perdita di carico distribuita. Diagramma di Nikuradse. Formula di Colebrook e abaco di Moody. Formule pratiche (Darcy). Perdite di carico localizzate. Equazione di Borda. Problemi nelle lunghe condotte in pressione. Correnti a superficie libera. Moto stazionario uniforme. Profondità critica. Correnti lente e veloci. Pendenza critica. Alvei a debole e forte pendenza. Esempi di calcolo. Integrazione numerica dei profili di rigurgito in alveo cilindrico. Risalto idraulico. Localizzazione del risalto. Esempi di calcolo. Tracciamento di profili di rigurgito. Imbocco e sbocco di canali. Soglie di fondo. Restringimenti dell'alveo. Esempi di calcolo. Misuratori di portata. Luci a stramazzo e canale Venturi. Afflussi e deflussi laterali di portata. Esempio di progetto di uno sfioratore laterale semplice.

Marchi e Rubatta. Meccanica dei Fluidi con Applicazioni Idrauliche. UTET.

Il modello didattico adottato consiste sia in lezioni teoriche sia in esercitazioni pratiche concernenti la risoluzione di problemi di dimensionamento di condotte in pressione e canali artificiali.

La frequenza alle lezioni è facoltativa.

Prova orale su argomenti trattati a lezione e risoluzione di un problema pratico.

Dimostrazione dell'equazione di continuità e discussione. Dimostrazione dell'equazione di Navier-Stokes e discussione. Equazione di Bernoulli. Spinte idrostatiche su pareti piane. Strato limite nelle condotte in pressione. Leggi di resistenza e formule pratiche. Moto uniforme nelle correnti in pressione. Moto permanente nelle correnti in pressione. Moto uniforme e moto gradualmente variato nelle correnti a superficie libera.

• Idrostatica (settimana 1: 1-5 Marzo)
  • Testi di riferimento: Marchi Rubatta -  Meccanica dei Fluidi 


• Equazioni di bilancio della meccanica dei fluidi (settimane 2 e 3: 9-20 Marzo)
  • Testi di riferimento: Marchi Rubatta -  Meccanica dei Fluidi 


• Flussi unidirezionali (setttimana 4: 23-26 Marzo)
  • Testi di riferimento: Marchi Rubatta -  Meccanica dei Fluidi 


• Strato limite - Turbolenza (settimane 5 e 6: 30 marzo - 10 aprile)
  • Testi di riferimento: Marchi Rubatta -  Meccanica dei Fluidi 


• Moto uniforme e permanente nelle correnti in pressione (settimana 7-9: 13 aprile - 8 maggio)
  • Testi di riferimento: Marchi Rubatta -  Meccanica dei Fluidi 


• Moto uniforme e permanente nelle correnti a superficie libera (settimane 10-12: 11 maggio - 28 maggio)
  • Testi di riferimento: Marchi Rubatta -  Meccanica dei Fluidi