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LAUREA IN INGEGNERIA CIVILE PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO 

CORSO INTEGRATO DI "FLUIDODINAMICA AMBIENTALE" ED IDRAULICA AMBIENTALE I"

ANNO ACCADEMICO 2018 - 2019

 

 

 

    

Docenti: Prof. E. Pugliese Carratelli - Prof G. Viccione

Numero di crediti: 12

Collocazione nel manifesto degli Studi: II anno

Propedeuticità: Corsi di matematica e fisica del primo anno e del primo semestre del secondo anno

Finalità: Acquisizione dei principi fondamentali della Meccanica dei Fluidi e dell’ Idraulica, con particolare rilievo ai problemi dell'Ingegneria Civile ed Ambientale. Risoluzione di semplici problemi applicativi.

 

Il numero totale delle ore è di 120 e di esse circa il 30% è dedicato ad esercitazioni ed il 10% è dedicato a richiami,che sono orientati sugli argomenti dove gli studenti mostrano più carenze o maggiore interesse.

Le indicazioni relative alla ripartizione temporale sono indicative.

 

 

 Le indicazioni in MAIUSCOLO indicano il blocco di appunti relativo,  che a sua volta puo'  indicare  ulteriore materiale  da consultare

Le parti del corso   svolte sono evidenziate in  Verde.  Le parti  marcate  in azzurro  e quelle barrate NON fanno parte del programma- Le pari marcate in giallo sono facoltative (= si possono avere voti alti, anche 30, senza queste parti. Come si puo' essere bocciati anche avendole fatte. Mediamente, però, aiuta)

 

 

 Principi di base (15ore): Parte del corso tenuta dal Prof G. Viccione:

 Idrostatica (5ore): Parte del corso tenuta dal Prof G. Viccione:

 

Applicazioni dei principi della Dinamica II (15 ore) APPL:  

Legge di Stevino. Cinematica: variazioni locali  e convettive. Linee  di corrente e di flusso. Tubi di flusso. Il teorema di Bernouilli per fluidi ideali; estensione del t di B. a tubi di flusso  Coefficiente di ragguaglio   di Coriolis.

Estensione del Td B a fluidi reali. Le perdite di carico concentrate e distribuite (File Principidibase1819)

 

Applicazioni dell' Eq. globale a volumi di controllo con tubazioni e macchine. Coefficiente di ragguaglio ß di CoriolisApplicazioni dell’equazione globale a tubazioni e macchinari chiusi-  Reazione di efflusso .  Applicazioni dell’equazione globale a volumi di controllo in parte esposti all’aria -   spinta su lastra piana anche non perpendicolare al getto. Spinta e potenza su turbina Pelton - Lo sforzo alla parete e le perdite di carico; sforzo interno in una tubazione - Il profilo di velocità nel moto viscoso (Poiseille) -Due applicazioni del teorema di Bernoulli alle correnti (Tubo di Pitot e venturimetro).I coefficienti di ragguaglio (Coriolis) per la QdM e l'energia  Esempi sui coefficienti di Coriolis- (file APPL)

Esempi di turbolenza  - l’esperienza di Reynolds  Criteri per lo studio del moto turbolento - Grandezze medie e fluttuanti Il concetto di media nel moto turbolento Le equazioni del moto medio  -Trasformazione  dell’equazione globale dell’idrodinamica -  lo sforzo turbolento    -Trasformazione  dell’equazione di Navier Stokes con  lo sforzo turbolento Modelli elementari della turbolenza. Lo sforzo in un condotto circolare in moto turbolento

Turbolenza in vicinanza delle pareti. Il substrato viscoso, lo strato logaritmico.  I parametri adimensionali. Il numero di Reynolds. L’abaco di Moody. Il raggio idraulico (file TURBolenza)

 
Correnti a superficie libera (20 ore) CANALI:  Usare anche il file excel CANALIESEZIONI). Definizione del moto a superficie libera. Ipotesi e trasformazione della relazione di Bernouilli per i canali. Carico totale di una corrente: grafico H(h) per data Q, Q(h) per dato H; condizione di stato critico. Determinazione delle condizioni di stato critico per sezione generica e per sezione rettangolare. Equazioni del moto permanente non uniforme nei canali. Condizioni di moto uniforme: applicazioni. Scale di deflusso . Correnti veloci, lente e critiche. Definizione di alvei a pendenza debole, forte e critica. Correnti in moto permanente (=Non uniforme): equazione del moto; profili di corrente: calcolo alle differenze finite ed impostazione della condizione al contorno, direzione di integrazione;andamenti qualitativi profilo di corrente con cambio di pendenza, salto di Bidone, spinta totale, criterio per la ricerca della posizione. Misure in correnti a pelo libero. Soglia.  (file Canali)

 

Moti di filtrazione (8 Ore):  Concetto del moto di filtrazione; Legge di Darcy; permeabilità, conducibilità idraulica; Equazioni differenziali del moto  Condizioni al contorno di Dirichlet e Neuman e loro significato fisico  Principi Soluzione numerica, schema a maglie rettangolari- Introduzione delle condizioni al contorno       Semplice applicazione assial-simmetrica (pozzo artesiano) (file Filtrazione)


Applicazioni sul moto dei corpi immersi in una corrente (5 ore): Formula e coefficiente di resistenza, diagramma Cx/Re, uso dei diagrammi, velocità terminale di caduta (soluzione solo per bassi Reynolds), sedimentazione , Cenni su strato limite atmosferico (paragrafo su  file TURBolenza) nozioni sui carichi da vento (file CX)

 


 

Competenze e Capacità in uscita dal Corso

 

Concetti di base e strumenti di interpretazione e comprensione dei fenomeni della meccanica dei fluidi di interesse per la tecnologia e l'ambiente. Comprensione e valutazione delle spinte idrodinamiche su macchinari, tronchi di tubazione e piastre.   Risoluzione di problemi di calcolo e verifica canali in moto uniforme, comprensione dei fenomeni dei canali in moto permanente non uniforme, Semplici misure di portata su sistemi idrici a pelo libero.  Principi di base del moto di filtrazione- elementi di risoluzione numerica per i casi più semplici. Comprensione dei concetti e semplice Interpretazione dei dati relativi ad acque sotterranee: formula e curva del pozzo artesiano. Calcolo delle spinte di correnti stazionarie su oggetti di forma semplice, elementi calcolo della velocità di caduta  con particolare rilievo ai bassi numeri di Reynolds (sedimentazione).

 

Modalità di svolgimento dell’esame

L'esame è integrato con quello del Corso di Idraulica  Ambientale tenuto dal prof. Dentale, e copre sia le applicazioni sia la teoria.  Su richiesta di un numero congruo di studenti l'esame può essere svolto in forma scritta.

 

 

 

 MATERIALE DIDATTICO

 

Appunti disponibili in linea     Verde: aggiornati      Arancio: in elaborazione     Rosso: dell'anno scorso

PrincipidiBase1819                    APPL                             TURBolenza TURB                       Canali        

Principidibase1819PDF           APPLpdf                         Turbolenza file PDF                   Canalipdf   

       

    Filtrazione                       CX   

 FiltrazionePDF                CXpdf     

 

 

 esercizi2

Gli esercizi, comprendenti in parte prove di esame degli Anni Accademici passati,  con qualche commento e suggerimento,  costituiscono una parte  importante del programma

 

 

CANALIESEZIONIexcel 

ApplicazioniCOndotte  excel

ESERCIZI PETROLIFERI

Appunti del corso disponibili e scaricabili dal sito www.eugeniopc/didattica.

 

Utili elementi si trovano su

 

V. Marone "IDRAULICA", (Liguori editori, Napoli 1990)  , un volume  utile per chi dovrà lavorare nel campo dell' idraulica

M. Mossa, A. F. Petrillo "IDRAULICA",Casa Editrice Ambrosiana 20013   Gruppo Zanichelli. Un testo molto moderno

Andrew Sleigh &  Cath Noakes, dell'Università di Leeds (GB) su www.efm.leeds.ac.uk/CIVE/FluidsLevel1/Unit00/T1.html

e  John F Claydon http://www.jfccivilengineer.com/index.htm

    

 

 

 

 

Vi prego di segnalarmi errori, imprecisioni e mancanza di chiarezza degli appunti anche per mail epc@unisa.it

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CORSI DELL'A.A. 2017-2018 E PRECEDENTI

 

                                     

 

 

Nel seguito, il programma relativo alla prima parte del corso "Fluidodinamica Ambientale"

(per la prima parte "Idraulica", consultare il Prof Fabio Dentale

 

 

Docenti: Prof. E. Pugliese Carratelli - Ing Fabio Dentale

Numero di crediti: 6 + 6

Collocazione nel manifesto degli Studi: II anno

Propedeuticità: Corsi di matematica e fisica del primo anno e del primo semestre del secondo anno

Finalità: Acquisizione dei principi fondamentali della Meccanica dei Fluidi e dell’ Idraulica, con particolare rilievo ai problemi dell'Ingegneria Civile ed Ambientale. Risoluzione di semplici problemi applicativi.

 

Il numero totale delle ore è di 120 e di esse circa il 30% è dedicato ad esercitazioni ed il 10% è dedicato a richiami,che sono orientati sugli argomenti dove gli studenti mostrano più carenze o maggiore interesse.

Le indicazioni relative alla ripartizione temporale sono indicative.

 

   FLUIDODINAMICA AMBIENTALE (Prof. Pugliese Carratelli): 


 Le indicazioni in MAIUSCOLO indicano il blocco di appunti relativo,  che a sua volta puo'  indicare ulteriore materiale  da consultare

Le parti del corso   svolte sono evidenziate in  Verde.  Le parti  marcate  in azzurro  e quelle barrate NON fanno parte del programma- Le pari marcate in giallo sono facoltative (= si possono avere voti alti, anche 30, senza queste parti. Come si puo' essere bocciati anche avendole fatte. Mediamente, però, aiuta)

 

 

Richiami e approfondimenti dei  Principi di base (10 ore): Lo sforzo  come legame tra forza   specifica e giacitura.   componenti scalari dello sforzo   Notazione matriciale.    La pressione come componente normale dello sforzo.  Isotropia delle pressione. La  componente tangenziale dello sforzo. Lo sforzo tangenziale nel fluido newtoniano  (formulazione elementare). Il concetto di fluido perfetto.     Equazione indefinita dell’equilibrio idrodinamico,  - Il legame costitutivo, la viscosità;. Equazione indefinita dell' equilibrio idrodinamico Equazione di Navier Stokes;  Richiami del teorema di Gauss. Equazione della continuità (indefinita e globale)  richiami di cinematica;derivata totale e locale, termine convettivo, approccio euleriano e lagrangiano.   Equazione globale della quantità di moto  Moto stazionario e uniforme . ; . Quadro riassuntivo delle  Vie della  Meccanica dei Fluidi (file PRINCIPIDIBASE)

 

Applicazioni dei principi della Dinamica II (15 ore) APPL:   Applicazioni dell' Eq. globale a volumi di controllo con tubazioni e macchine. Coefficiente di ragguaglio ß di CoriolisApplicazioni dell’equazione globale a tubazioni e macchinari chiusi-  Reazione di efflusso .  Applicazioni dell’equazione globale a volumi di controllo in parte esposti all’aria -   spinta su lastra piana anche non perpendicolare al getto. Spinta e potenza su turbina Pelton - Lo sforzo alla parete e le perdite di carico; sforzo interno in una tubazione - Il profilo di velocità nel moto viscoso (Poiseille) -Due applicazioni del teorema di Bernoulli alle correnti (Tubo di Pitot e venturimetro).I coefficienti di ragguaglio (Coriolis) per la QdM e l'energia  Esempi sui coefficienti di Coriolis- (file APPL)

Esempi di turbolenza  - l’esperienza di Reynolds  Criteri per lo studio del moto turbolento - Grandezze medie e fluttuanti Il concetto di media nel moto turbolento Le equazioni del moto medio  -Trasformazione  dell’equazione globale dell’idrodinamica -  lo sforzo turbolento    -Trasformazione  dell’equazione di Navier Stokes con  lo sforzo turbolento Modelli elementari della turbolenza. Lo sforzo in un condotto circolare in moto turbolento

Turbolenza in vicinanza delle pareti. Il substrato viscoso, lo strato logaritmico.  I parametri adimensionali. Il numero di Reynolds. L’abaco di Moody. Il raggio idraulico (file TURBolenza)

 
Correnti a superficie libera (20 ore) CANALI:  Usare anche il file excel CANALIESEZIONI). Definizione del moto a superficie libera. Ipotesi e trasformazione della relazione di Bernouilli per i canali. Carico totale di una corrente: grafico H(h) per data Q, Q(h) per dato H; condizione di stato critico. Determinazione delle condizioni di stato critico per sezione generica e per sezione rettangolare. Equazioni del moto permanente non uniforme nei canali. Condizioni di moto uniforme: applicazioni. Scale di deflusso . Correnti veloci, lente e critiche. Definizione di alvei a pendenza debole, forte e critica. Correnti in moto permanente (=Non uniforme): equazione del moto; profili di corrente: calcolo alle differenze finite ed impostazione della condizione al contorno, direzione di integrazione;andamenti qualitativi profilo di corrente con cambio di pendenza, salto di Bidone, spinta totale, criterio per la ricerca della posizione. Misure in correnti a pelo libero. Soglia.  (file Canali)

 

Moti di filtrazione (8 Ore):  Concetto del moto di filtrazione; Legge di Darcy; permeabilità, conducibilità idraulica; Equazioni differenziali del moto  Condizioni al contorno di Dirichlet e Neuman e loro significato fisico  Principi Soluzione numerica, schema a maglie rettangolari- Introduzione delle condizioni al contorno       Semplice applicazione assial-simmetrica (pozzo artesiano) (file Filtrazione)


Applicazioni sul moto dei corpi immersi in una corrente (5 ore): Formula e coefficiente di resistenza, diagramma Cx/Re, uso dei diagrammi, velocità terminale di caduta (soluzione solo per bassi Reynolds), sedimentazione , Cenni su strato limite atmosferico (paragrafo su  file TURBolenza) nozioni sui carichi da vento (file CX)

 


 

Competenze e Capacità in uscita dal Corso

 

Concetti di base e strumenti di interpretazione e comprensione dei fenomeni della meccanica dei fluidi di interesse per la tecnologia e l'ambiente. Comprensione e valutazione delle spinte idrodinamiche su macchinari, tronchi di tubazione e piastre.   Risoluzione di problemi di calcolo e verifica canali in moto uniforme, comprensione dei fenomeni dei canali in moto permanente non uniforme, Semplici misure di portata su sistemi idrici a pelo libero.  Principi di base del moto di filtrazione- elementi di risoluzione numerica per i casi più semplici. Comprensione dei concetti e semplice Interpretazione dei dati relativi ad acque sotterranee: formula e curva del pozzo artesiano. Calcolo delle spinte di correnti stazionarie su oggetti di forma semplice, elementi calcolo della velocità di caduta  con particolare rilievo ai bassi numeri di Reynolds (sedimentazione).

 

Modalità di svolgimento dell’esame

L'esame è integrato con quello del Corso di Idraulica  Ambientale tenuto dal prof. Dentale, e copre sia le applicazioni sia la teoria.  Su richiesta di un numero congruo di studenti l'esame può essere svolto in forma scritta.

 

 

 

 MATERIALE DIDATTICO

 

Appunti disponibili in linea     Verde: aggiornati      Arancio: in elaborazione     Rosso: dell'anno scorso

PRINCIPIDIBASE                    APPL                             TURBolenza TURB                       Canali        

PRINCIPIDIBASEPDF           APPLpdf                         Turbolenza file PDF                   Canalipdf   

       

    Filtrazione                       CX   

 FiltrazionePDF                CXpdf     

 

 esercizi

Gli esercizi, comprendenti in parte prove di esame degli Anni Accademici passati,  con qualche commento e suggerimento,  costituiscono una parte  importante del programma

 

 

CANALIESEZIONIexcel 

ApplicazioniCOndotte  excel

ESERCIZI PETROLIFERI

Appunti del corso disponibili e scaricabili dal sito www.eugeniopc/didattica.

 

 

Registro del Corso2017-2018

Registro del Corso2016-2017

Registro del Corso2015-2016

Registro del Corso2014-2015

Registro del Corso2013-2014

Registro del Corso2012-2013

Registro del Corso2011-2012

Registro del Corso2010-2011

Registro del Corso2009-2010

Registro del Corso2008-2009

 

 

 

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