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PORTALE DELLA DIDATTICA

Meccanica dei fluidi

07BOXMN

A.A. 2021/22

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 39
Esercitazioni in aula 18
Esercitazioni in laboratorio 3
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Boano Fulvio - Corso 2 Professore Associato ICAR/01 39 18 0 0 9
Butera Ilaria - Corso 1 Professore Associato ICAR/01 39 0 0 0 14
Graf Von Hardenberg Jost-Diedrich - Corso 3 Professore Ordinario ICAR/02 33 0 0 0 3
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ICAR/01 6 C - Affini o integrative Attivita formative affini o integrative
2021/22
L?insegnamento ha come obiettivo quello di fornire agli studenti i fondamenti della statica e della dinamica dei fluidi in assenza di scambi di calore. L?insegnamento ruota attorno allo studio ed all?applicazione delle equazioni che esprimono il bilancio di quantita di moto, energia meccanica e massa, sia in forma indefinita che globale.
The aim of the course is to give the basic knowledge of statics and dynamics for fluids in absence of heat transfer. The course is based on the study and the application of the equations for the momentum and mass conservation.
Conoscenza delle proprieta dei fluidi. Conoscenza delle proprieta statiche, cinematiche e dinamiche dei fluidi e dei principi di funzionamento degli strumenti di misura. Capacita di calcolo delle spinte dei fluidi sulle superfici. Conoscenza delle problematiche relative al moto dei fluidi Conoscenza delle tecniche di progettazione e verifica delle condotte in pressione in moto permanente.
Knowledge of fluid properties. Knowledge of the static, kinematic and dynamic properties of fluids and functioning of instruments for measuring. Ability to calculate fluid forces on surfaces. Knowledge of problems related to motion of fluids. Knowledge of design methods for pressurized pipes in permanent regime.
Conoscenze di analisi matematica (equazioni differenziali, integrali) e delle nozioni di fisica relative alle grandezze meccaniche.
Knowledge of calculus (differential equations, integrals) and the concepts of physics relating to mechanics
I fluidi e le loro caratteristiche: definizione di fluido; i fluidi come sistemi continui; grandezze della meccanica dei fluidi e unita di misura; proprieta fisiche; sforzi nei sistemi continui (teorema di Cauchy). Statica dei fluidi: equazione indefinita della statica dei fluidi; equazione globale dell?equilibrio statico; statica dei fluidi pesanti incomprimibili; misura delle pressioni; spinta su superfici piane; spinta su superfici curve; spinta su corpi immersi; equilibrio relativo. Cinematica dei fluidi: impostazione euleriana e lagrangiana (derivata materiale); linee di corrente, traiettorie, linee di fumo; equazione di continuita (locale e globale); concetto di vorticita e di irrotazionalita; tensore delle velocita di deformazione e significato fisico dei termini. Dinamica dei fluidi: equazione indefinita e globale dell?equilibrio dinamico; equazioni di Eulero (fluidi perfetti); equazione globale di equilibrio per un fluido perfetto; teorema di Bernoulli; estensione del teorema di Bernoulli ad una corrente. Analisi dimensionale: adimensionalizzazione e normalizzazione; teorema di Buckingham. Moto dei fluidi viscosi: equazione indefinita (Navier Stokes) e globale; esperienza di Reynolds (regimi di movimento); cenni sulle caratteristiche generali del moto turbolento; equazioni di Reynolds; significato fisico degli sforzi di Reynolds. Correnti in pressione: azione di trascinamento; moto laminare e moto turbolento in condotta, legge di Poiseuille; moto nei tubi lisci e nei tubi scabri; diagramma di Moody e Nikuradse; perdite di carico localizzate; tracciamento delle linee dei carichi su condotte in pressione; inserimento di pompe e turbine in sistemi di condotte; funzionamento delle condotte in depressione; cenni di moto vario. Soluzioni approssimate dell?equazione di Navier Stokes: approssimazione lento scorrimento; moti irrotazionali: concetti generali; cenni di teoria dello strato limite. Flussi intorno a corpi: forze di resistenza e portanza; flussi intorno a cilindri, sfere e altre forme.
Fluids and their characteristics: definition of fluid; fluids as continuous systems; variables and units of measure of fluid mechanics, physical properties, flow regimes; stresses in continuous systems. Statics of fluids: Local and control-volume equations; statics of uncompressible heavy fluids; pressure measurements; forces on flat surfaces; forces on curved surfaces; forces on immersed bodies; relative equilibrium. Kinematics of fluids: Eulerian and Lagrangian approaches; velocity and acceleration, continuity equation and state equations. Flow regimes. Streamlines, Trajectories and streaklines; Vorticity and irrotationality; the strain-rate tensor. Dynamics of ideal fluids: Euler?s equation. Control-volume equation; Bernoulli's theorem; applications; extension of the Bernoulli's theorem to a streamtube; Venturi-meters. Dimensional analysis, the Buckingham theorem Viscous fluids: Reynolds' experiment; laminar flow; general characteristics of turbulent flow; Reynolds? equations; physical meaning of the Reynolds stress terms Pressurized flows: Shear stress distribution in pipe flows; smooth- and rough-wall flow; Moody's chart; empirical formulas; minor losses; total head line and piezometric line; insertion of turbines and pumps in hydraulic circuits; operation of pipes with negative relative pressures; fundamentals of unsteady flows. Approximate solutions of the Navier Stokes equations: creeping flow: irrotational flow: general concept; boundary layers: equations, pressure gradient effects and separation. Flows around bodies: drag and lift, flows around cylinders and spheres.
L'insegnamento prevede lezioni teoriche ed esercitazioni in aula in un rapporto di circa 2:1. Le esercitazioni in aula tratteranno problemi pratici attinenti agli argomenti svolti durante le lezioni teoriche. Nelle esercitazioni di laboratorio l?allievo fara esperienza di fenomeni trattati a lezione quali i processi di efflusso, la cavitazione e le perdite di carico nelle condotte. Nel caso sia possibile didattica solo on line le esercitazioni di laboratorio saranno svolte attraverso video tutorial discussi in maniera interattiva con gli studenti.
The course involves theoretical lectures (2/3) and tutorials (1/3) . During the lab tutorials the students will experience "hands on" practical aspects related to head losses in pipe flows, Bernoulli theorem in orifice flows and cavitation. In case of remote teaching only, on line streaming video tutorials with interactive discussion will be used in place of the lab tutorials.
I testi consigliati di riferimento sono quelli sotto indicati; i testi principali di riferimento, scelti tra quelli elencati, saranno comunicati a lezione dal docente titolare dell?insegnamento. Munson, Okiishi, Huebsch, RothMayer (versione italiana a cura di E. Larcan e P. Escobar Rojo). Meccanica dei Fluidi. Casa Editrice Citta Studi Cengel, Cimbala (versione italiana a cura G. Cozzo C. Santoro). Meccanica dei Fluidi. Casa Editrice McGraw Hill Kundu P.K., Fluid Mechanics , Academic Press Citrini, Noseda - IDRAULICA - Casa editrice CEA S. Longo, MG Tanda. Esercizi di Idraulica e Meccanica dei Fluidi. Casa Editrice Springer Alfonsi, Orsi. Problemi di Idraulica e Meccanica dei Fluidi. Casa Editrice Ambrosiana
The recommended reference texts are those indicated below; the main reference texts, chosen from those listed, will be communicated in class by the teacher in charge of the course. Munson, Okiishi, Huebsch, RothMayer (versione italiana a cura di E. Larcan e P. Escobar Rojo). Meccanica dei Fluidi. Casa Editrice Citta Studi Cengel, Cimbala (versione italiana a cura G. Cozzo C. Santoro). Meccanica dei Fluidi. Casa Editrice McGraw Hill Kundu P.K., Fluid Mechanics , Academic Press Citrini, Noseda - IDRAULICA - Casa editrice CEA S. Longo, MG Tanda. Esercizi di Idraulica e Meccanica dei Fluidi. Casa Editrice Springer Alfonsi, Orsi. Problemi di Idraulica e Meccanica dei Fluidi. Casa Editrice Ambrosiana
Modalita di esame: Test informatizzato in laboratorio;
Exam: Computer lab-based test;
L?esame e volto a valutare le competenze sia applicative sia teoriche acquisite durante l'insegnamento. L?esame (durata 2.5h) consiste in: - 10 quiz a risposta multipla o con risultato da calcolare numericamente presentati al computer, con pari punteggio. Le risposte sbagliate non comportano penalita. Le domande riguarderanno sia aspetti teorici sia esercizi numerici, al fine di valutare la comprensione dei concetti di base e la capacita di eseguire semplici valutazione quantitative - un esercizio a risposta aperta, da svolgere su foglio, con l?obiettivo di valutare la capacita di descrivere e analizzare un problema in modo articolato. - una domanda di teoria, da svolgere su foglio, con l?obiettivo di valutare la comprensione degli aspetti teorici della materia. Tutte le tre parti (quiz, esercizio, domanda di teoria) verranno valutate con un punteggio complessivo di 30 punti su 30. L?esercizio e la domanda di teoria saranno corretti e valutati solo se saranno stati svolti correttamente almeno 6 quiz su 10. Il punteggio finale sara determinato da una media pesata con i seguenti pesi: quiz=50%, esercizio=20%, domanda di teoria=30%. Durante l?esame scritto non e consentito l?uso di libri, appunti e formulari, cellulari, smartphone, ecc.
Gli studenti e le studentesse con disabilita o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unita Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione piu idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Computer lab-based test;
The exam is composed of a (mandatory) written test and an (optional) oral test. The written test (duration: 2,5 h) is performed at LAIB and consists in: - 20 questions (multiple choice tests or numerical exercises) to be answered directly on pc. No penalty is assigned for incorrect answers. Questions will address both theoretical concepts and practical problems to evaluate the student?s understanding of fundamental concepts and the ability to perform simple quantitative assessments; - 1 open question to be answered on paper. The question can address any theoretical or practical topic shown during lectures, and is aimed to evaluate the student?s ability to analyse a problem in detail. The open question will be evaluated only if the pc test is passed (i.e., at least 12 correct answers out of 20). The grade of the written test is calculated as the weighted sum of the pc test (65%) and of the open question (35%). The written test is passed with a grade of at least 18/30. Books, notes, and cell phones are not allowed during the written test. The (optional) oral test can address all the topics discussed during lectures to evaluate the understanding of the different theoretical and practical topics covered in classes. The result of the oral test is added (minum/maximum points: -6 to +6) to the grade of the written test.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
Modalita di esame: Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
L?esame e volto a valutare le competenze sia applicative sia teoriche acquisite durante l'insegnamento. L?esame (durata 2.5h) consiste in: - 10 quiz a risposta multipla o con risultato da calcolare numericamente presentati al computer, con pari punteggio. Le risposte sbagliate non comportano penalita. Le domande riguarderanno sia aspetti teorici sia esercizi numerici, al fine di valutare la comprensione dei concetti di base e la capacita di eseguire semplici valutazione quantitative - un esercizio a risposta aperta, da svolgere su foglio, con l?obiettivo di valutare la capacita di descrivere e analizzare un problema in modo articolato. - una domanda di teoria, da svolgere su foglio, con l?obiettivo di valutare la comprensione degli aspetti teorici della materia. Tutte le tre parti (quiz, esercizio, domanda di teoria) verranno valutate con un punteggio complessivo di 30 punti su 30. L?esercizio e la domanda di teoria saranno corretti e valutati solo se saranno stati svolti correttamente almeno 6 quiz su 10. Il punteggio finale sara determinato da una media pesata con i seguenti pesi: quiz=50%, esercizio=20%, domanda di teoria=30%. Durante l?esame scritto non e consentito l?uso di libri, appunti e formulari, cellulari, smartphone, ecc.
Exam: Computer-based written test using the PoliTo platform;
The exam is aimed at assessing both the applicative and theoretical skills acquired during the course. The exam (2.5h duration) consists in: - 10 questions (multiple choice tests or numerical exercises) to be answered directly on pc. Each answer is scored the same. No penalty is assigned for incorrect answers. Questions will address both theoretical concepts and practical problems to evaluate the student?s understanding of fundamental concepts and the ability to perform simple quantitative assessments; - one open exercise to be answered on paper. The question can address any theoretical or practical topic shown during lectures, and is aimed at evaluating the student?s ability to analyse a problem in detail. - one open theory question to be answered on paper. The question can address any theoretical addressed during the lectures, and is aimed at evaluating the student?s understanding of the theoretical aspects addressed during the course. All three parts (quiz, exercise, theory question) will be evaluated separately with a score up to 30 points out of 30. The open exercise and the theory question will be evaluated only if the pc test is passed (i.e., at least 6 correct answers out of 10). The final score will be a weighted mean of the three parts with the following weights: quiz=50%, exercise=20%, theory question=30%. The test is passed with a score of at least 18/30. Books, notes, and cell phones are not allowed during the test.
Modalita di esame: Test informatizzato in laboratorio; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
L?esame e volto a valutare le competenze sia applicative sia teoriche acquisite durante l'insegnamento. L?esame (durata 2.5h) consiste in: - 10 quiz a risposta multipla o con risultato da calcolare numericamente presentati al computer, con pari punteggio. Le risposte sbagliate non comportano penalita. Le domande riguarderanno sia aspetti teorici sia esercizi numerici, al fine di valutare la comprensione dei concetti di base e la capacita di eseguire semplici valutazione quantitative - un esercizio a risposta aperta, da svolgere su foglio, con l?obiettivo di valutare la capacita di descrivere e analizzare un problema in modo articolato. - una domanda di teoria, da svolgere su foglio, con l?obiettivo di valutare la comprensione degli aspetti teorici della materia. Tutte le tre parti (quiz, esercizio, domanda di teoria) verranno valutate con un punteggio complessivo di 30 punti su 30. L?esercizio e la domanda di teoria saranno corretti e valutati solo se saranno stati svolti correttamente almeno 6 quiz su 10. Il punteggio finale sara determinato da una media pesata con i seguenti pesi: quiz=50%, esercizio=20%, domanda di teoria=30%. Durante l?esame scritto non e consentito l?uso di libri, appunti e formulari, cellulari, smartphone, ecc.
Exam: Computer lab-based test; Computer-based written test using the PoliTo platform;
The exam is aimed at assessing both the applicative and theoretical skills acquired during the course. The exam (2.5h duration) consists in: - 10 questions (multiple choice tests or numerical exercises) to be answered directly on pc. Each answer is scored the same. No penalty is assigned for incorrect answers. Questions will address both theoretical concepts and practical problems to evaluate the student?s understanding of fundamental concepts and the ability to perform simple quantitative assessments; - one open exercise to be answered on paper. The question can address any theoretical or practical topic shown during lectures, and is aimed at evaluating the student?s ability to analyse a problem in detail. - one open theory question to be answered on paper. The question can address any theoretical addressed during the lectures, and is aimed at evaluating the student?s understanding of the theoretical aspects addressed during the course. All three parts (quiz, exercise, theory question) will be evaluated separately with a score up to 30 points out of 30. The open exercise and the theory question will be evaluated only if the pc test is passed (i.e., at least 6 correct answers out of 10). The final score will be a weighted mean of the three parts with the following weights: quiz=50%, exercise=20%, theory question=30%. The test is passed with a score of at least 18/30. Books, notes, and cell phones are not allowed during the test.
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