L'insegnamento di Idraulica II è un insegnamento formativo nel curriculum degli studi per il conseguimento della laurea magistrale in Ingegneria Civile indirizzo idraulico. In tale insegnamento dopo aver approfondito alcuni argomenti già trattati nel corso di Idraulica rivolto a tutti gli allievi ingegneri civili, vengono proposti argomenti specifici di interesse dell'ingegneria idraulica (moto vario nelle correnti in pressione e a superficie libera, onde di mare, ecc.). Le lezioni vengono accompagnate, nelle ore di esercitazione, da esempi applicativi utili per sviluppare la sensibilità e l'abilità dello studente nella soluzione di problemi ingegneristici di tipo idraulico.

Gli obiettivi che si intendono perseguire sono sia lo sviluppo di una adeguata sensibilità nell'inquadrare correttamente dal punto di vista ingegneristico le problematiche idrauliche, sia la capacità di scegliere i mezzi risolutivi adeguati alle specifiche scale spaziali e temporali del problema da risolvere.

Conoscenza del calcolo differenziale, aspetti base della fisica-matematica e fondamenti della meccanica dei fluidi.

MOTO VARIO NELLE CORRENTI IN PRESSIONE Scale del problema, casi di colpo d'ariete e di oscillazione di massa, variabili chiave e ruolo della comprimibilità e delle dissipazioni d'energia. Colpo d'ariete: inquadramento fisico, equazioni governanti il fenomeno, celerità di propagazione delle onde di pressione, fenomeno nel caso di chiusura istantanea, fase di colpo diretto e di contraccolpo, soluzione (con e senza dissipazioni) mediante la teoria delle caratteristiche. Moti di oscillazione di massa: casi emblematici, equazioni fondamentali, moto di oscillazione in un tubo a U, caso del sistema serbatoio-galleria-pozzo piezometrico, ruolo delle resistenze e della strozzatura ottimale. Casse d'aria: ruolo, equazioni e soluzioni per la loro progettazione. MOTO PERMANENTE NELLE CORRENTI A SUPERFICIE LIBERA Richiami di Idraulica I: equazioni di de Saint Venant, equazioni del moto permanente, concetto di profondità critica e correnti lente e veloci, numero di Froude, pendenza critica, risalto idraulico. Casi notevoli: cambi di pendenza, salto/gradino di fondo, soglia sul fondo, imbocco da un serbatoio, sbocco in un serbatoio, restingimento/allargamento di sezione, stramazzi e immissioni laterali MOTO VARIO NELLE CORRENTI A SUPERFICIE LIBERA Onde lineari: equazioni, canale con barriera finale, brusca variazione di sezione, intercettazione del moto, sottrazione di portata, biforcazioni. Teoria delle caratteristiche e dam break. Onde di piena: proprietà, modello cinematico e parabolico, isteresi del legame livelli portate e cappio di piena. TURBOLENZA Descrizione qualitativa e proprietà notevoli, media temporale e d'insieme, covarianze e correlazione, spettri, equazione del moto medio, equazione dell'energia del moto medio, equazione dell'energia del moto turbolento. Descrizione fenomenologica: scale notevoli, cascata di energia e di vortici, vortex stretching, microscala di Kolmogorov. Turbolenza libera: getti, scie e mixing layer, conservazione del flusso della quantità di moto, legge di apertura di tali flussi, bilancio di energia in un getto. Turbolenza di parete: profilo di velocità del moto medio (mediante analisi dimensionale), andamenti dei principali momenti statistici, ruolo della scabrezza, pareti curve e separazione, ciclo del bursting. ONDE DI MARE Inquadramento dei moti ondosi e della cause eccitanti. Equazioni con l'ipotesi di moto a potenziale. Teoria lineare di Airy: soluzione del potenziale, relazione di dispersione, celerità, orbite delle particelle fluide, pressioni, energia e celerità di gruppo. Onde di altezza finita e sviluppi perturbativi/modelli di Stokes, solitoni, diagramma di Le Mahaute, Trasformazione delle onde: riflessione, diffrazione e rifrazione. Piano delle onde. Frangimento. DINAMICA DEI LAGHI (cenni) Fluidi stratificati: caratteristiche e peculiarità. Stratificazione tipica dei laghi e sua stagionalità. Moti di oscillazione e sesse. Numeri notevoli per inquadrare la dinamica dei laghi. TEORIA DEI MODELLI IDRAULICI Modellistica fisica nello studio dei fenomeni idrodinamici. Modelli a Froude o Reynolds costante. Modelli fisici a fondo fisso e a fondo mobile (cenni). 1-2 SEMINARI scelti di anno in anno su temi attuali di ricerca.

Lezioni alla lavagna ed esercitazioni volte a mostrare esempi di applicazioni di quanto appreso a lezione.

Il materiale didattico è costituito da dispense. Per gli approfondimenti di specifici argomenti sono consigliati i seguenti libri di testo: Marchi & Rubatta, Meccanica dei fluidi: principi e applicazioni idrauliche, UTET. Pope, Turbulence Flows, Cambridge Univ. Press. Defina, Onde in acque basse, Esculapio. Henderson, Open channel flow. Tritton, Physical fluid dynamics, Oxford press.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

Exam: Compulsory oral exam;

... L'esame si svolge attraverso un colloquio orale sugli argomenti trattati nel corso. Nel colloquio, vengono sottoposte dai membri della Commissione esaminatrice alcune domande atte a verificare che il candidato abbia acquisito sensibilità, nozioni e metodi risolutivi di problematiche ricorrenti nell'ambito della ingegneria idraulica.

Gli studenti e le studentesse con disabilità 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'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.