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PORTALE DELLA DIDATTICA

Idraulica

08BEKMC, 08BEKMO

A.A. 2018/19

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Civile - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Per L'Ambiente E Il Territorio - Torino

Mutua

03BEKMO

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 67
Esercitazioni in aula 30
Esercitazioni in laboratorio 3
Tutoraggio 15
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Revelli Roberto - Corso 2 Professore Ordinario ICAR/01 52 0 9 0 10
Ridolfi Luca - Corso 1 Professore Ordinario ICAR/01 67 0 15 0 13
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ICAR/01 10 B - Caratterizzanti Ingegneria civile
2018/19
Il corso fornisce i concetti base della meccanica dei fluidi, riguardanti la statica e la dinamica dei fluidi perfetti e reali Newtoniani. Particolare attenzione è posta alla applicazioni pratiche e gli aspetti ingegneristici.
The course provides the basic knowledge of fluid mechanics, concerning the static and dynamic behavior of ideal and real-Newtonian fluids. Particular attention is paid to practical applications and engineering aspects.
Conoscenza del comportamento base (i) dei fluidi in quiete, (ii) di fluidi perfetti e Newtoniani in movimento, (iii) delle correnti in pressione e a superficie libera e (iv) dei moti di filtrazione. Gli studenti saranno in grado di (i) valutare le azioni statiche e dinamiche di un fluido su pareti rigide, (ii) progettare e verificare correnti in pressione (condotte) e a superficie libera (corsi d’acqua) e (iii) affrontare semplici problemi di flussi in mezzi porosi.
Basic knowledge of (i) fluid statics, (ii) real-Newtonian fluid dynamics, (iii) flow in pressurized pipes and in open channels, and (iv) flow in porous media. Students will be able to (i) evaluate static and dynamic forces exerted by fluids on rigid walls, (ii) design and test pressurized pipes and flow in open channels (rivers), and (iii) deal with simple problems concerning flow in porous media.
Sono necessarie le conoscenze fornite dai corsi di Matematica e di Fisica tenuti nei primi due anni del corso di laurea in Ingegneria. In particolare, è necessaria la conoscenza dei principi del calcolo differenziale e integrale, così come del calcolo vettoriale.
The basic concepts provided by the courses of Mathematics and Physics in the first two years of the degree in Engineering are required. In particular, knowledge of differential equations, integrals and vector calculus is necessary.
Fluidi e loro caratteristiche. Definizione di fluido; fluido come mezzo continuo; variabili tipiche della meccanica dei fluidi; regimi di moto; deformazioni, celerità di deformazione e tensioni in un mezzo fluido; equazione di stato. Statica dei fluidi. Equazione locale della statica dei fluidi; equazione globale dell’equilibrio statico, statica dei fluidi incomprimibili pesanti; misure di pressione; forze su superfici piane; forze su superfici curve; forze su corpi immersi; stabilità dei galleggianti; equilibrio relativo. Cinematica. Approcci Euleriani e Lagrangiani: velocità e accelerazione; correnti; equazioni di continuità (in forma locale, globale e per una corrente). Dinamica dei fluidi perfetti. Equazioni di Eulero; equazioni globali; teorema di Bernoulli; sue applicazioni ed estensioni. Dinamica dei fluidi reali. Equazioni di Navier-Stokes; equazioni globali per fluidi Newtoniani; numero di Reynolds. Moto laminare. Definizione; equazioni globali; soluzioni analitiche per casi con geometrie semplici. Turbolenza. Esperienza di Reynolds; proprietà generali; concetto di media temporale e media d’insieme; equazioni del moto medio; tensioni di Reynolds; modello della cascata dei vortici; vortex stretching; teorema pi-greco; turbolenza di parete e profilo di velocità. Correnti in pressione. Impostazione empirica; diagramma di Moody; resistenze; leggi pratiche; linee dei carichi piezometrici e totali. Lunghe condotte. Definizione; problemi di verifica e problemi di progetto; casi emblematici. Moto di correnti a superficie libera. Concetti base; equazioni di de Saint Venant; moto uniforme; moto critico; numero di Froude; pendenza critica. Moto permanente di correnti a superficie libera. Equazioni dei profili; integrali generali; risalto idraulico; casi tipici; passaggio su una soglia, stramazzi laterali; curve. Moti a potenziale. Definizione; potenziale e funzione di corrente; relazioni di Chauchy-Riemann; equazioni differenziali dei moti a potenziale; funzione complessa di velocità e sue proprietà; esempi (moto negli angoli, pozzo-sorgente, vortice; flusso attorno ad un corpo e ad un cilindro); teorema di Blasius; trasformazioni conformi. Moti di filtrazione. Caratteristiche generali e tipi di approccio; Equazione di Darcy; tensore di conducibilità idraulica; alcune soluzioni analitiche per geometrie semplici, in acquiferi freatici e in pressione.
Fluids and their characteristics. Definition of fluid; fluids as continuous media; variables and units of measure of fluid mechanics; flow regimes; deformations, deformation velocities and stresses in a fluid medium; equation of state. Statics of fluids. Local and control-volume equations; statics of uncompressible heavy fluids; pressure measurement; forces on flat surfaces; forces on curved surfaces; forces on immersed bodies; stability of floats; relative equilibrium. Kinematics of fluids. Eulerian and Lagrangian approaches: velocity and acceleration; flow regimes; continuity equations. Dynamics of ideal fluids. Euler’s equation; global equations; Bernoulli's theorem; applications; extensions and applications of the Bernoulli’s theorem. Dynamics of real fluids. Navier-Stokes equations; global equations for Newtonian fluids; Reynolds number. Laminar flow. Definition; global equations; analytical solutions for simple geometries. Turbulent flow. Reynolds’ experiment; general properties; temporal and ensemble average; equations of the average motion; Reynolds stresses; vortex cascade model; vortex stretching; pi-Greco theorem; wall turbulence and velocity profile of the flow. Pipe flow. Empirical approach; Moody's chart; head losses; practical laws; energy grade line and hydraulic grade line. Long pipelines. Definition; design and test problems; emblematic cases. Open channel flow. Basics; De Saint Venant equations; steady uniform motion; critical flow conditions; Froude number; channel critical slope. Steady open channel flow. Profile equations; general integrals; hydraulic jump; typical cases; flow over weirs; curved open channel flow. Potential flow. Definition; velocity potential; Chauchy-Riemann relations; differential equation for potential flow; velocity complex function and its properties; examples (flow near a corner; source-sink system; vortexes; flow around a cylinder and around a body); Blasius theorem. Flow in porous media. General characteristics and approaches; Darcy’s law; hydraulic conductivity tensor; analytical solutions for simple geometries in unconfined and confined aquifers.
Saranno svolte esperienze di laboratorio ed esercitazioni in aula riguardo tutti gli argomenti svolti nel corso.
Laboratory activities and exercises on the theoretical principles presented in class will be performed.
Gli argomenti trattati in gran parte del corso si ritrovano in vari testi di Idraulica (p.es., Citrini e Noseda, Idraulica, CLUT; Munson et al., Fundamentals of Fluid Mechanics, ecc.) Per appronfondimenti: - Marchi, Rubatta, Meccanica dei Fluidi, UTET - Tritton, Physical Fluid Mechanics - Kundu, Fluid Mechanics,
The topics covered in the course are found in various texts of Hydraulics (e.g., Citrini e Noseda, Idraulica, CLUT; Munson et al., Fundamentals of Fluid Mechanics). For further details: - Marchi, Rubatta, Meccanica dei Fluidi, UTET - Tritton, Physical Fluid Mechanics - Kundu, Fluid Mechanics.
Modalità di esame: test informatizzato in laboratorio; prova orale obbligatoria;
L'esame è costituito da una prova scritta e una prova orale. La prova scritta è svolta al LAIB e consta di 20 domande a scelta multipla (1 punto per risposta corretta, con un massimo di 20 punti). Le domande riguarderanno sia aspetti teorici sia esercizi numerici, al fine di valutare la comprensione dei concetti di base e la capacità di eseguire semplici valutazione quantitative. La durata dello scritto è di 2 ore. L'esame scritto si intende superato quando il candidato riporta una votazione maggiore o uguale a 12 punti. Tale condizione è necessaria per l’accesso all’esame orale. Il risultato di un esame scritto è valevole per il solo appello corrispondente, ovvero il risultato di un esame scritto non è valevole in appelli diversi da quello in cui è stato svolto lo scritto. La prova orale (fino a 10 punti) riguarda l’insieme degli argomenti esposti a lezione al fine di valutare la comprensione dei diversi aspetti teorici e pratici illustrati nel corso.
Exam: computer lab-based test; compulsory oral exam;
The exam consists of a written test and an oral exam. The written test is carried out at LAIB and consists of 20 multiple choice questions (1 point for each correct answer, with a maximum of 20 points). The questions will cover both theoretical issues and numerical exercises in order to assess the understanding of basic concepts and the ability to perform simple quantitative evaluations. The duration of the written test is 2 hours. The written test is passed with a grade of at least 12 points. This condition is necessary to access the oral exam. The result of the written test is only valid for the corresponding oral exam. The oral exam (up to 10 points) covers all topics discussed in the course in order to assess the understanding of the theoretical and practical aspects presented during the course.


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