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.

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.

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.

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.

Saranno svolte esperienze di laboratorio ed esercitazioni in aula riguardo tutti gli argomenti svolti nel corso.

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,

Modalità di esame: Test informatizzato in laboratorio; Prova orale obbligatoria;

Exam: Computer lab-based test; Compulsory oral exam;

... 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 riguarda l’insieme degli argomenti esposti a lezione al fine di valutare la comprensione dei diversi aspetti teorici e pratici illustrati nel corso.

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.