Obiettivi Formativi

Partendo da alcuni concetti della meccanica dei fluidi, l’insegnamento dell'Idraulica intende fornire agli allievi ingegneri del Corso di Laurea in Ingegneria Civile e Sistemi Edilizi non solo le basi teoriche del calcolo, ma anche le indicazioni necessarie all’applicazione dei concetti esposti. Infatti, ad ogni nuova rappresentazione di nozioni fondamentali, per quanto possibile rigorosa e concisa, seguirà l’esposizione di esempi applicativi di interesse ingegneristico, con particolare attenzione verso il raggiungimento del risultato numerico finale, anche allo scopo di sensibilizzare gli allievi circa i valori che le variabili in gioco possono assumere nei casi più comuni.

Metodi didattici

Il corso prevede l’erogazione di 36 ore di didattica frontale e 24 ore di esercitazioni in aula. Durante le esercitazioni gli studenti dovranno essere muniti di calcolatrice ed eseguire le applicazioni pratiche fino al raggiungimento del risultato numerico finale.

Prerequisiti

Per poter frequentare utilmente il corso di Idraulica I è fondamentale avere i prerequisiti fisico-matematici di base, che verranno applicati con continuità nell’ambito sia delle lezioni teoriche che delle applicazioni pratiche.

Verifiche dell'apprendimento

L’esame prevede una prova scritta ed una prova orale. Gli studenti che seguono con continuità il corso potranno svolgere delle prove in itinere il cui superamento consente di non sostenere la prova scritta. E’ indispensabile prenotarsi almeno tre giorni prima della data della prova scritta tramite il sistema ESSE3.

Programma del Corso

1. Introduzione al corso 2. I fluidi e le loro proprietà. Definizione di fluido. I fluidi come sistemi continui. Sforzi nei sistemi continui. Proprietà meccaniche dei fluidi e unità di misura. Densità e peso specifico. Comprimibilità. Tensione superficiale. Viscosità. Fluidi non-newtoniani. Assorbimento dei gas. 3. Statica dei fluidi. Sforzi interni nei fluidi in quiete. Equazione indefinita della statica dei fluidi. Equazione globale dell’equilibrio statico. Statica dei fluidi pesanti incomprimibili. Misura della pressione. Spinta su una superficie piana. Spinta su superfici curve. Spinta sopra corpi immersi. Galleggiamento. Fluidi di piccolo peso specifico. 4. Cinematica dei fluidi. Approccio lagrangiano ed euleriano. Velocità e accelerazione. Rotazione e deformazione. Elementi caratteristici del campo di moto. Moto permanente, moto uniforme. Regimi di moto: moto laminare e moto turbolento. Conservazione della massa fluida. Equazione di continuità in forma differenziale. Equazione di continuità in forma integrale. Equazione di continuità per le correnti. 5. Equazioni fondamentali dell’idrodinamica. Equazione indefinita del movimento. Equazione globale dell’equilibrio dinamico. Applicazioni: spinta di un getto su una piastra; spinta sopra una curva di una tubazione. 6. Il teorema di Bernoulli. Generalità - Distribuzione della pressione nel piano normale. Correnti lineari. Il teorema di Bernoulli. Interpretazione geometrica ed energetica. Applicazioni: processi di efflusso, venturimetro, tubo di Pitot, eliche. Estensione al moto vario. Estensione ai fluidi reali. Potenza di una corrente in una sezione. Estensione del teorema di Bernoulli ad una corrente. Relazione fra i coefficienti di ragguaglio. Scambio di energia fra una corrente e una macchina - Estensione del teorema di Bernoulli ai moti irrotazionali. 7. Equazioni del moto dei fluidi reali. Generalità. Le equazioni di Navier-Stokes per i fluidi viscosi. Equazione globale di equilibrio. Azione di trascinamento di una corrente. 8. Correnti in pressione. Generalità sul moto uniforme. Moto laminare. Caratteristiche generali del moto turbolento: grandezza turbolente e valori medi. Sforzi tangenziali viscosi e turbolenti. Ricerche sul moto uniforme turbolento. Analisi dimensionale. Teorema di Buckingham. Moto nei tubi lisci. Moto nei tubi scabri. Formule pratiche. Perdite di carico localizzate. Brusco allargamento. Perdite di sbocco, di imbocco e di brusco restringimento. Convergenti e divergenti. Altri tipi di perdite. Dispositivi di strozzamento. Calcolo idraulico di una condotta. Correnti in depressione.