Il corso intende introdurre gli studenti alla problematica della modellistica matematica concernente i fenomeni di trasporto nel continuo. Verranno in particolare affrontate le tematiche di trasporto di quantità di moto, energia e materia in sistemi laminari e turbolenti, anche in presenza di reazioni chimiche di diversa velocità. Verranno perciò impartite le necessarie nozioni sul moto turbolento e sulla sua modellazione matematica.

Gli obiettivi principali dell'insegnamento consistono nello sviluppo della capacità di:
- comprendere l'evoluzione dinamica dei fenomeni di trasporto
- comprendere l'interazione fra i diversi fenomeni di trasporto (fluidodinamica, trasporto di calore e materia, fluidodinamica e reazione chimica, etc.)

Gli studenti potranno seguire proficuamente l'insegnamento solo se:
- famigliari con i concetti di base dell'analisi matematica delle funzioni di molte variabili
- in grado di risolvere equazioni differenziali ordinarie e discutere equazioni differenziali alle derivate parziali
- famigliari con il calcolo vettoriale e tensoriale
- posseggono i concetti di base di fluidodinamica, termodinamica, trasporto di energia e di materia

Richiami su bilanci di grandezze estensive.
Bilancio locale di materia ed equazione di continuità.
Bilancio di quantità di moto; ipotesi di fluido Newtoniano ed equazione di Navier-Stokes.

Bilancio locale dell’energia; equazioni di variazione dell’energia cinetica e termica; equazione di variazione della temperatura con flussi conduttivi espressi dalla legge di Fourier.
Diffusione di materia in sistemi a più componenti; equazioni di variazione per soluzione diluite; scambio di materia con film laminare cadente; teoria della penetrazione; strato limite di materia; diffusione e reazione chimica; scambio simultaneo di calore e materia.

Caratteristiche generali della turbolenza e della miscelazione turbolenta; teoria statistica della turbolenza; ipotesi di Kolmogorov; spettro dell’energia cinetica turbolenta e spettro dello scalare; microscala di Batchelor; cenni alla di simulazione numerica diretta.

Bird and Lightfoot, Transfer Phenomena, John Whiley and Sons Inc. (ebook)

Sono inoltre diponibili le dispense del docente (G. Baldi)