MECCANICA DEI FLUIDI E TEORIE CINETICHE

Obiettivi formativi

Obiettivi generali: acquisire conoscenze di base degli aspetti fisico-matematici della Meccanica dei Fluidi e delle Teorie Cinetiche. Obiettivi specifici: Conoscenza e comprensione: conoscenza dei principi fisici e delle assunzioni modellistiche che portano alle equazioni dei fluidi e dei sistemi di particelle, conoscenza delle equazioni dei fluidi e dei gas, e delle loro proprietà matematiche: formulazioni deboli, esistenza e unicità delle soluzioni, modelli per l'evoluzione di dati singolari. Applicare conoscenza e comprensione: al termine del corso lo studente sarà in grado di modellizzare i moti fluidi e gassosi, anche attraverso la formulazione di appropriati funzionali di azione, discutere l'evoluzione di singolarità, utilizzare gli strumenti matematici per la trattazione dei fluidi e dei gas in altri contesti. Per sviluppare questi aspetti, nel corso vengono assegnati e svolti opportuni esercizi. Capacità critiche e di giudizio: capacità di enucleare gli aspetti più significativi della teoria, di saper valutare i limiti e i vantaggi delle semplificazioni operate (incomprimibilità, assenza o presenza di viscosità, ecc...), e i limiti dei risultati matematici. Capacità comunicative: capacità di esporre lo sviluppo della teoria fisico-matematica del moto dei fluidi e dei gas, evidenziando la relazione tra gli aspetti fisici e quelli matematici; capacità di illustrare le dimostrazioni, riassumendo le idee importanti, e discutendo i dettagli matematici. Capacità di apprendimento le conoscenze acquisite permetteranno uno studio, individuale o impartito in un corso di LM, relativo ad aspetti numerici e modellistici della meccanica dei fluidi e delle teorie cinetiche.

Canale 1
GUIDO CAVALLARO Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Le equazioni del moto. Equazioni di Eulero. Vorticita' e funzione di corrente. Le Equazioni di Navier-Stokes. Flussi potenziali e flussi a bassa viscosita'. Strato limite. Modello a vortici. Stabilità di soluzioni stazionarie. Teorema di Arnold. Costruzione della soluzione. Esistenza e unicita' globale in due dimensioni. Cenni al caso in tre dimensioni. Flussi in una dimensione. Caratteristiche. Shock. Il Problema di Riemann. Onde d'acqua. Equazione di Korteweg-de Vries. Introduzione alle teorie cinetiche. Equazione di Boltzmann. Modelli cinetici di attrito viscoso. Equazione di Vlasov-Poisson.
Prerequisiti
Conoscenze impartite nei corsi di Meccanica Razionale, Fisica Matematica. Calcolo differenziale ed integrale in piu' variabili.
Testi di riferimento
A. Chorin, J.E. Marsden: A Mathematical Introduction to Fluid Mechanics, Springer-Verlag, 2000. C. Marchioro, M. Pulvirenti: Mathematical Theory of Incompressible Nonviscous Fluids, Springer-Verlag, 1994. Note del corso.
Modalità insegnamento
Lezioni frontali con esempi ed esercizi.
Frequenza
La frequenza e' consigliata ma non obbligatoria.
Modalità di esame
Esame orale sugli argomenti del corso. E' possibile presentare anche una tesina scelta dallo studente. L’esame mira a valutare l’apprendimento tramite una prova orale (consistente nella discussione dei temi più rilevanti illustrati nel corso), sia negli aspetti teorico-concettuali, in quelli applicativi (comprensione matematica della fenomenologia), in quelli tecnici (dimostrazioni). Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essere in grado di raccordarli in modo logico e coerente, avere un'ottima competenza sulle tecniche matematiche utilizzate.
Bibliografia
R. Esposito: Appunti delle lezioni di Meccanica Razionale, Aracne, 1999. L.D. Landau, E.M. Lifshitz: Meccanica dei fluidi, Editori Riuniti, 2013. G. Gallavotti: Foundations of Fluid Dynamics, Springer-Verlag, 2005. R.S. Johnson: A Modern Introduction to the Mathematical Theory of Water Waves, Cambridge Texts in Applied Mathematics, 1997. P. Buttà, G. Cavallaro, C. Marchioro: Mathematical Models of Viscous Friction, Lecture Notes in Mathematics (Springer), 2015.
Modalità di erogazione
Lezioni frontali di tipo tradizionale.
  • Codice insegnamento10596055
  • Anno accademico2025/2026
  • CorsoMatematica applicata
  • CurriculumModellistica numerica differenziale
  • Anno2º anno
  • Semestre1º semestre
  • SSDMAT/07
  • CFU6