Metodi didattici

Modulo: 7233/1 - IDRAULICA A Il corso prevede l’erogazione di 24 ore di didattica frontale e 24 ore di esercitazioni in aula. Le lezioni vengono svolte proiettando slide ed integrando con spiegazioni alla lavagna. Durante la lezione frontale viene sempre favorito e stimolato il colloquio e l’interazione tra il docente e gli studenti, che avranno così modo di verificare il proprio livello di comprensione, di sviluppare il proprio spirito critico e di acquisire e maturare sia il linguaggio tecnico che la capacità di applicare le tematiche affrontate. La preparazione è altresì completata attraverso le appicazioni pratiche trattate durante le ore di esercitazione. In tali occasioni gli studenti dovranno essere muniti di calcolatrice ed eseguire le applicazioni pratiche fino al raggiungimento del risultato numerico finale Modulo: 7233/2 - IDRAULICA B Il corso prevede l’erogazione di 24 ore di didattica frontale e 24 ore di esercitazioni in aula. Le lezioni vengono svolte proiettando slide ed integrando con spiegazioni alla lavagna. Durante la lezione frontale viene sempre favorito e stimolato il colloquio e l’interazione tra il docente e gli studenti, che avranno così modo di verificare il proprio livello di comprensione, di sviluppare il proprio spirito critico e di acquisire e maturare sia il linguaggio tecnico che la capacità di applicare le tematiche affrontate. La preparazione è altresì completata attraverso le appicazioni pratiche trattate durante le ore di esercitazione. In tali occasioni gli studenti dovranno essere muniti di calcolatrice ed eseguire le applicazioni pratiche fino al raggiungimento del risultato numerico finale.

Teaching Methods

Modulo: 7233/1 - IDRAULICA A The course is based on 24 hours of frontal lectures and 24 hours of tutorials. The frontal lessons are carried out by projecting slides and integrating with explanations on the blackboard. During the lesson, the dialogue and interaction between the teacher and the students is always encouraged and stimulated, so they will be able to check their level of understanding, develop their critical spirit and acquire and mature both the technical language and the ability to apply the addressed issues. The preparation is also completed through the practical applications treated during the practice hours. On such occasions, students must be equipped with a calculator and carry out practical applications until the final numerical result is achieved. Modulo: 7233/2 - IDRAULICA B The course is based on 24 hours of frontal lectures and 24 hours of tutorials. The frontal lessons are carried out by projecting slides and integrating with explanations on the blackboard. During the lesson, the dialogue and interaction between the teacher and the students is always encouraged and stimulated, so they will be able to check their level of understanding, develop their critical spirit and acquire and mature both the technical language and the ability to apply the addressed issues. The preparation is also completed through the practical applications treated during the practice hours. On such occasions, students must be equipped with a calculator and carry out practical applications until the final numerical result is achieved.

Verifiche dell'apprendimento

Modulo: 7233/1 - IDRAULICA A L’esame prevede una prova scritta ed una prova orale facoltativa cui è possibile accedere solo previo superamento della prova scritta. La prova scritta consta di esercizi pratici, ed alcune domande teoriche. Gli esercizi sono valutati molto positivamente se lo studente accerta di saper mettere in pratica le conoscenze e competenze acquisite, fino al raggiungimento del risultato numerico finale; positivamente se lo studente dimostra di saper mettere in pratica le conoscenze e competenze acquisite, ma non è in grado di ottenere il risultato numerico finale; negativamente se lo studente non è in grado di mettere in pratica le conoscenze e competenze acquisite. Sono altresì oggetto di valutazione il rigore metodologico e la proprietà di linguaggio nell'esposizione degli argomenti. Gli studenti che seguono con continuità il corso potranno svolgere delle prove in itinere il cui superamento consente di non sostenere la prova scritta. La partecipazione alle prove in itinere non è obbligatoria. Il numero delle prove in itinere è di norma pari a tre, la prima riguardante la statica, la seconda la dinamica dei fluidi perfetti e reali, la terza il moto nelle reti idrauliche e nei sistemi a superficie libera. La validità delle prove ha durata pari ad un anno solare dall’ultima prova sostenuta. Lo studente che non supera le prove in itinere e voglia comunque partizionare l’esame può richiedere di svolgere un esame parziale per un solo modulo. La valutazione finale in ogni caso sarà la media delle votazioni ottenute in ciascuna prova parziale. E’ indispensabile prenotarsi con congruo anticipo rispetto alla data della prova scritta tramite il sistema ESSE3. Modulo: 7233/2 - IDRAULICA B L’esame prevede una prova scritta ed una prova orale facoltativa cui è possibile accedere solo previo superamento della prova scritta. La prova scritta consta di esercizi pratici, ed alcune domande teoriche. Gli esercizi sono valutati molto positivamente se lo studente accerta di saper mettere in pratica le conoscenze e competenze acquisite, fino al raggiungimento del risultato numerico finale; positivamente se lo studente dimostra di saper mettere in pratica le conoscenze e competenze acquisite, ma non è in grado di ottenere il risultato numerico finale; negativamente se lo studente non è in grado di mettere in pratica le conoscenze e competenze acquisite. Sono altresì oggetto di valutazione il rigore metodologico e la proprietà di linguaggio nell'esposizione degli argomenti. Gli studenti che seguono con continuità il corso potranno svolgere delle prove in itinere il cui superamento consente di non sostenere la prova scritta. La partecipazione alle prove in itinere non è obbligatoria. Il numero delle prove in itinere è di norma pari a tre, la prima riguardante la statica, la seconda la dinamica dei fluidi perfetti e reali, la terza il moto nelle reti idrauliche e nei sistemi a superficie libera. La validità delle prove ha durata pari ad un anno solare dall’ultima prova sostenuta. Lo studente che non supera le prove in itinere e voglia comunque partizionare l’esame può richiedere di svolgere un esame parziale per un solo modulo. La valutazione finale in ogni caso sarà la media delle votazioni ottenute in ciascuna prova parziale. E’ indispensabile prenotarsi con congruo anticipo rispetto alla data della prova scritta tramite il sistema ESSE3.

Assessment

Modulo: 7233/1 - IDRAULICA A The exam is made of a written examination and an optional oral discussion. The latter can be endorsed only if the written examination has been passed. The written exam is made of practical exercises and few theoretical questions. Exercises are very positively evaluated if the student certifies the capability to apply acquired knowledge and skills and reaches the correct final numerical result; they are positively evaluated if the student certifies the capability to apply acquired knowledge and skills but doesn’t reaches the correct final numerical result; they are negatively evaluated if the student doesn’t certify the capability to apply acquired knowledge and skills. The methodological rigor and the correct technical language in the presentation of the topics are also evaluated. Students who attend the course can carry out some intermediate tests. If students pass all the intermediate tests, they can skip the final written examination. Participation in the ongoing tests is not mandatory. The number of intermediate tests is normally equal to three, the first concerning the static, the second the dynamics of perfect and real fluids, the third the flow in hydraulic networks and free surface systems. The validity of the tests lasts one year from the last taken test. Students who do not pass the ongoing tests and still want to partition the exam can request to take a partial exam for a single module. The final evaluation in any case will be the average of the marks obtained in each partial test. It is necessary to register before the written test by using ESSE3 system. Modulo: 7233/2 - IDRAULICA B The exam is made of a written examination and an optional oral discussion. The latter can be endorsed only if the written examination has been passed. The written exam is made of practical exercises and few theoretical questions. Exercises are very positively evaluated if the student certifies the capability to apply acquired knowledge and skills and reaches the correct final numerical result; they are positively evaluated if the student certifies the capability to apply acquired knowledge and skills but doesn’t reaches the correct final numerical result; they are negatively evaluated if the student doesn’t certify the capability to apply acquired knowledge and skills. The methodological rigor and the correct technical language in the presentation of the topics are also evaluated. Students who attend the course can carry out some intermediate tests. If students pass all the intermediate tests, they can skip the final written examination. Participation in the ongoing tests is not mandatory. The number of intermediate tests is normally equal to three, the first concerning the static, the second the dynamics of perfect and real fluids, the third the flow in hydraulic networks and free surface systems. The validity of the tests lasts one year from the last taken test. Students who do not pass the ongoing tests and still want to partition the exam can request to take a partial exam for a single module. The final evaluation in any case will be the average of the marks obtained in each partial test. It is necessary to register before the written test by using ESSE3 system.

Programma del Corso

Modulo: 7233/1 - IDRAULICA A Introduzione al corso 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. 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 superfici piane e curve. Spinta su corpi immersi. Fluidi di piccolo peso specifico. 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. 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. 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. Analisi dimensionale e similitudine Analisi dimensionale teorema di Buckingham, similitudine. Modelli fisici. 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. Strato limite. 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. Modulo: 7233/2 - IDRAULICA B Moto uniforme e permanente nelle lunghe condotte Generalità. Condotta con erogazione uniforme. Verifica di sistemi di lunghe condotte. Dimensionamento di sistemi di lunghe condotte. Dimensionamento di impianti di sollevamento. Moto vario nelle correnti in pressione Generalità. Esempi pratici di moto vario. Le equazioni del moto vario nelle correnti in pressione. Moto vario elastico. Manovre istantanee all'otturatore. Celerità della perturbazione. Fase di colpo diretto. Formula di Michaud. Oscillazioni di massa. Moto uniforme e permanente nelle correnti a superficie libera Generalità. Nozione di moto stazionario uniforme. Scala di deflusso delle portate. Caratteristiche energetiche della corrente. Alvei a debole e forte pendenza. Carattere cinematico delle correnti. Moto permanente. Andamento qualitativo dei profili di rigurgito per alvei cilindrici. Fenomeni localizzati nelle correnti stazionarie a superficie libera. Il risalto idraulico. Passaggio sopra una soglia di fondo. Passaggio attraverso le pile di un ponte. Moto vario nelle correnti a superficie libera Nozione elementare di onda. Le equazioni del moto vario in correnti a superficie libera. Il modello dell'onda cinematica. Il modello parabolico. Crollo di diga. Equazione dei serbatoi. Onde di mare Onde monocromatiche. Formulazione del problema. Soluzione per onde di piccola ampiezza. Relazione di dispersione. Approssimazioni per acque profonde e acque basse. Traiettorie delle particelle. Campo di pressione. Cenni sui fenomeni legati alla propagazione del moto ondoso (rifrazione, diffrazione e shoaling). Elementi introduttivi sul deflusso dei liquidi negli acquiferi Generalità. Acque sotterranee e acquiferi. Velocità di filtrazione. Legge di Darcy. Deflusso verso un pozzo circolare artesiano. L'approssimazione di Dupuit per gli acquiferi freatici. Cenni di meccanica del trasporto solido Caratteristiche dei sedimenti. Meccanismi di trasporto dei sedimenti. Trasporto di fondo. Studio della condizione di moto incipiente. Valutazione della portata solida. Cenni sul trasporto solido in sospensione.

Course Syllabus

Modulo: 7233/1 - IDRAULICA A Introduction to the course. Fluids and their properties Definition of fluid. Fluid as a continuum medium. Stresses in continuum media. Mechanical properties of fluids and their measurement units. Density and specific weight. Compressibility. Surface tension. Viscosity. Non newtonian fluids. Gas absorption. Fluid statics Internal stresses in fluids at rest. Equilibrium equation for fluid statics in differential and integral form. Statics of heavy incompressible fluids. Pressure measurement. Pressure forces on a plane surface. Pressure forces on a curve surface. Pressure forces on immersed bodies. Buoyancy. Small specific weight fluids. Heavy compressible fluid statics. Relative equilibrium. Fluid kinematics Lagrangian and eulerian approaches. Velocity and acceleration. Rotation and deformation. Characteristic elements of flow field. Steady and uniform flow. Flow regimes: laminar and turbulent flows. Mass conservation equation. Continuity equation in differential and integral form. Continuity equation for a current. Fundamental equations of fluid mechanics Differential and integral momentum equation. Applications: jet force over a slab, force over a curve. Bernoulli equation Pressure distribution on the normal plane. Linear currents. Geometric and energetic interpretation. Applications: outflow processes, Pitot tube, venturimeter. Extension to un steady flows. Extension to viscous fluids. Current power in a section. Extension of Bernoulli equation to a current. Comparison coefficients. Energy exchange between a current and a machine. Extension of Bernoulli equation to irrotational flows. Dimensional analysis and similitude Buckingham theorem. Reynolds and Froude similitudes. Models. Viscous fluid equations Navier Stokes equations. Integral equilibrium equation. Current drag. Boundary layer and current separation. Boundary layer on a flat plate. Approximation for boundary layer study. Steady flow in pipes. Generalities on uniform flows. Laminar flow. General characteristics of turbulent flow: turbulent quantities and average values. Viscous and turbulent stresses. Researches on uniform turbulent flow. Dimensional analysis. Flow in smooth pipes. Flow in rough pipes. Practical formulae. Localized energy dissipations. Abrupt enlargement. Outlet, inlet, abrupt compression. Convergent and divergent pipes. Other localized energy dissipations. Hydraulic calculation of a pipe. Current in depression. Modulo: 7233/2 - IDRAULICA B Steady flow in pipe networks Pipe with uniform erogation. Pipe network verification. Pipe network design. Pumping sistems design. Unsteady flow in pipes Practical examples. Unsteady flow equations. Elastic unsteady flow. Instantaneous operations at the shutter. Perturbation celerity. Direct water hammer. Michaud formula. Mass oscillations. Uniform and Steady flow in open channels Computation of flood discharge in uniform flows. Energy in open channel flows. Critical energy. Mild and steep slopes. Propagation of a perturbation. Steady flow. Qualitative behavior of open channel profiles in cylindrical rivers. Localized phenomena in steady open channel flows. Hydraulic jump. Passage over a step. Passage through bridge piles. Unsteady flow in open channel flows Wave concept. Unsteady open channel flow equations. Kinematic model. Parabolic model. Reservoir equations. Flood prevision. Sea Waves Monochromatic waves. Formulation of the problem. Solution for small amplitude waves. Dispersion relation, Shallow and deep water approximations. Trajectories. Pressure field. Elements on wave propagation (refraction, diffraction, shoaling). Introductive elements on Flow in aquifers Underground waters and aquifers. Filtration velocity. Darcy law. Flow towards an artesian well. Dupuit approximation for freatic wells. Outline on solid transport mechanics Sediment characteristics. Sediment transport mechanisms. Bed load. Incipient motion. Solid discharge estimate. Suspended load.