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Idraulica
08BEKMC
A.A. 2020/21
Lingua dell'insegnamento
Italiano
Corsi di studio
Corso di Laurea in Ingegneria Civile - Torino
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 |
|---|
Collaboratori
Didattica
| SSD | CFU | Attivita' formative | Ambiti disciplinari | ICAR/01 | 10 | B - Caratterizzanti | Ingegneria civile |
|---|
2020/21
Il corso fornisce i concetti base della meccanica dei fluidi, riguardanti la statica, la cinematica e la dinamica dei fluidi perfetti e reali Newtoniani. Particolare attenzione è posta alla applicazioni pratiche e gli aspetti ingegneristici con particolare riferimento alle problematiche proprie dell'ingegneria Civile
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 with particular reference to Civil Engineering
Conoscenza del comportamento base dei fluidi in quiete, dei fluidi perfetti e Newtoniani in movimento, delle correnti in pressione e a superficie libera e dei moti di filtrazione.
Gli studenti saranno in grado di valutare le azioni statiche e dinamiche di un fluido su pareti rigide, progettare e verificare correnti in pressione (condotte) e a superficie libera (corsi d’acqua) e affrontare semplici problemi di flussi in mezzi porosi.
Basic knowledge of fluid statics, real-Newtonian fluid dynamics, flow in pressurized pipes and in open channels, and flow in porous media.
Students will be able to evaluate static and dynamic forces exerted by fluids on rigid walls, design and test pressurized pipes and flow in open channels (rivers), and 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.
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.
Cenni sulla produzione di energia idroelettrica
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; teorema pi-greco; 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, reti e acquedotti. Misura delle portate nelle correnti in pressione
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;
Misura delle portate in correnti a superficie libera.
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).
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.
Cenni sul dimensionamento dei serbatoi di compenso.
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.
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. Hyroelettric energy production.
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; pi-Greco theorem; 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: water supply pipe network. Discharge emasurement in pipe flows
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; discharge measurement in 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);
Flow in porous media. General characteristics and approaches; Darcy’s law; hydraulic conductivity tensor; analytical solutions for simple geometries in unconfined and confined aquifers.
Regulated storage tanks.
Il corso sarà svolto mediante lezioni, esercitazioni in aula di tipo numerico ed esercitazioni di laboratorio
Lectures, laboratory activities and numerical 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: Prova orale obbligatoria;
L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale del corso e la capacità di applicare la teoria ed i relativi metodi di calcolo alla soluzione di esercizi.
La verifica dell'apprendimento si svolgerà in forma di colloquio orale svolto in remoto . Allo studente verranno poste domande sia sul programma svolto in aula e le relative esercitazioni.
La votazione del colloquio orale sarà espressa in trentesimi.
Exam: Compulsory oral exam;
The goal of the exam is to test the knowledge of the candidate on the topics included in the official program of the course and to verify the computational and theoretical skills in solving problems related to Environmental Hydraulics. Marks range from 0 to 30 cum laude and the exam is succesful if the mark is at least 18.
The exam (online) is oral. It consists of questions and exercises on the topics presented in the course. Questions cover theoretical and practical aspects.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;
L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale del corso e la capacità di applicare la teoria ed i relativi metodi di calcolo alla soluzione di esercizi.
La verifica dell'apprendimento si svolgerà in forma di colloquio orale svolto in remoto o in presenza. Allo studente verranno poste domande sia sul programma svolto in aula e le relative esercitazioni.
La votazione del colloquio orale sarà espressa in trentesimi.
Exam: Compulsory oral exam;
The goal of the exam is to test the knowledge of the candidate on the topics included in the official program of the course and to verify the computational and theoretical skills in solving problems related to Environmental Hydraulics. Marks range from 0 to 30 cum laude and the exam is succesful if the mark is at least 18.
The exam (online or in presence) is oral. It consists of questions and exercises on the topics presented in the course. Questions cover theoretical and practical aspects.