Ingegneria Clinica

INTRODUZIONE La materia e il mezzo fluido. Caratteristiche dei fluidi. Densità, peso specifico, comprimibilità, viscosità. Ipotesi del continuo. Sistema fluido e particella fluida. Forze agenti su un sistema fluido: forze di massa, forze di superficie. Lo sforzo specifico e la relazione di Cauchy. Il tensore degli sforzi. Tensore degli sforzi e sforzo specifico per fluidi ideali o fluidi in quiete. La pressione. Unità di misura della pressione. STATICA DEI FLUIDI Equazione indefinita della statica dei fluidi Superfici equipotenziali, superfici isobariche, superfici isocore. Statica dei fluidi pesanti incomprimibili. Legge di Stevino. Piano dei carichi idrostatici. Superfici di separazione tra due liquidi immiscibili sovrapposti. Spinta statica su superfici piane. Spinte statiche su superfici curve. Equazione della statica dei fluidi in forma integrale. Calcolo della spinta su superfici curve tramite l’equazione integrale della statica. Esempi applicativi su corpi immersi o parzialmente immersi. Manometri: manometro semplice, manometro differenziale. ELEMENTI DI CINEMATICA Descrizione del moto: descrizione Lagrangiana, descrizione Euleriana Classificazione dei moti: moto permanente, moto uniforme, moto piano. Moto monodimensionale e correnti lineari. Linee flusso, traiettorie, linee di emissione. Derivata materiale. Definizione di portata e corrente fluida. DINAMICA DEI FLUIDI Teorema del trasporto. Equazione di conservazione della massa in forma indefinita e in forma integrale. Equazione di conservazione della massa per le correnti fluide Prima equazione cardinale del moto in forma integrale. Flusso della quantità di moto per le correnti lineari. Prima equazione cardinale del moto in forma indefinita. FLUIDI IDEALI Equazione di Eulero. Condizioni al contorno. Applicazioni alle correnti lineari. Definizione di carico idraulico. Teorema di Crocco. Equazione di Bernouilli. Interpretazione geometrica e significato energetico del teorema di Bernoulli Equazione di Bernouilli per tubi di flusso. Stenosi e aneurisma. Applicazioni. Venturimetro. Tubo di Pitot. Velocità torricelliana. L’equazione della dinamica in forma integrale per i fluidi ideali. Spinte dinamiche: calcolo della spinta su un convergente e su tratto curvo. Calcolo della reazione di efflusso (*). Moto vario: avviamento del moto (*). Moto vario: oscillazioni di massa (*). ELEMENTI DI REOLOGIA Il concetto di viscosità. Fluidi viscosi newtoniani e fluidi non newtoniani. Caratteristiche reologiche del sangue. Comportamento non newtoniano del sangue. Morfologia. Influenza delle proprietà reologiche del sangue sulla viscosità (*). Dipendenza della viscosità del sangue dalla velocità di deformazione (*). Deflusso del sangue nelle arterie, vene e capillari: cenni (*). FLUIDI REALI Relazione costitutiva per i fluidi viscosi newtoniani. Equazioni di Navier-Stokes in forma indefinita e in forma integrale. Moto uniforme Definizione di pendenza piezometrica. Pendenza piezometrica nelle ipotesi di moto uniforme. Caratteristiche del deflusso uniforme di un fluido viscoso newtoniano. Equazione di Poiseuille. Azione di trascinamento. Moto laminare e moto turbolento. Definizione ed importanza del numero di Reynolds. Moto uniforme: calcolo delle perdite di carico distribuite. Indice di resistenza. Abaco di Moody. Moto permanente Moto permanente: perdite di carico localizzate. Tracciamento della piezometrica e della linea dei carichi. Brusco allargamento di sezione: relazione di Borda. Perdita di imbocco, brusco restringimento di sezione, deviazione della corrente. Applicazioni. Calcolo della portata in presenza di perdite di carico ripartite e localizzate ed in presenza di apporto esterno di energia, impianto di sollevamento. MOTO VARIO PULSANTE Cenni sul sistema cardiovascolare. Le equazioni per il moto vario. Il moto vario pulsante. (*) : argomento opzionale

Per poter comprendere i contenuti del corso e conseguire gli obiettivi di apprendimento occorrono le nozioni base della fisica, del calcolo differenziale ed integrale e del calcolo vettoriale (Analisi I, Analisi II, Fisica I, Fisica II e Geometria).

Dispense fornite dal docente

Lezioni frontali con esercitazioni periodiche. Le lezioni saranno svolte in presenza (posti limitati prenotabili via ProdiGit) e trasmesse a distanza in web streeming secondo le indicazioni della Facoltà. Per ulteriori informazioni consultare il sito del docente: https://sites.google.com/a/uniroma1.it/mariaantoniettaboniforti/meccanica-dei-fluidi

La frequenza è facoltativa ma fortemente consigliata, sia alle lezioni di teoria che alle esercitazioni.

La valutazione sarà effettuata mediante una prova scritta durante la quale lo studente dovrà risolvere due problemi applicativi inerenti alla meccanica dei fluidi ed esporre un argomento di teoria. Ai fini della valutazione saranno considerate le conoscenze delle leggi che governano il moto dei fluidi e la capacità di applicare le nozioni teoriche alla risoluzione di problemi applicativi elementari per fluidi in quiete ed in movimento. Per ulteriori informazioni consultare il sito del docente https://sites.google.com/a/uniroma1.it/mariaantoniettaboniforti/meccanica-dei-fluidi

Lezioni frontali con esercitazioni periodiche. Le lezioni saranno svolte in presenza (posti limitati prenotabili via ProdiGit) e trasmesse a distanza in web streeming secondo le indicazioni della Facoltà. Per ulteriori informazioni consultare il sito del docente: https://sites.google.com/a/uniroma1.it/mariaantoniettaboniforti/meccanica-dei-fluidi