Nell'Ingegneria Ambientale, un gran numero di fenomeni e processi (sia naturali che creati dall'uomo) sono mediati da fluidi. In quest'ottica, l'insegnamento si pone l'obiettivo di fornire i concetti base della meccanica dei fluidi (statica e la dinamica dei fluidi perfetti e reali Newtoniani) e di mostrare come la conoscenza delle dinamiche dei fluidi siano fondamentali in molteplici applicazioni ingegneristiche tipiche dell'Ingegneria Ambientale.

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà saper (i) descrivere matematicamente il comportamento dei fluidi in quiete (ii) calcolare le spinte esercitate dai fluidi su superfici piane e curve (iii) descrivere matematicamente il comportamento dinamico di un fluido perfetto (iv) utilizzare la teoria dei fluidi perfetti per modellare, comprendere, quantificare il comportamento idraulico di tipici manufatti e sistemi ingegneristici (v) descrivere matematicamente il comportamento dinamico di un fluido reale Newtoniano (vi) descrivere matematicamente le dinamiche delle correnti in pressione (in moto sia laminare che turbolento) (vii) progettare e verificare semplici sistemi di condotte in pressione (p.es., per la distribuzione/pompaggio di acqua) (viii) descrivere matematicamente le dinamiche delle correnti a superficie libera (ix) modellare quantitativamente il comportamento di canali (valutare condizioni di moto uniforme e tracciare profili di moto permanente) (x) descrivere matematicamente le dinamiche del flusso in mezzi porosi e applicare tali teorie per la soluzione di problemi pratici di moti di filtrazione.

Sono necessarie le conoscenze di base acquisite negli insegnamenti di Matematica (derivate ordinarie e parziali, integrazione 1-3D) e di Fisica (statica ed equilibrio, dinamica e cinematica dei corpi rigidi, calcolo vettoriale e combinazione di forze)

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.

L'insegnamento prevede lezioni di teoria e da esercitazioni in aula. Saranno svolte anche esperienze nel laboratorio didattico di idraulica e meccanica dei fluidi. Se l'insegnamento sarà svolto da remoto, il materiale di ciascuna lezione/esercitazione sarà reso disponibile agli studenti sia tramite la registrazione della lezione sia mettendo a disposizione del materiale proiettato e/o scritto dal docente

Gli argomenti trattati in gran parte dell'insegnamento 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: Prova orale obbligatoria;

Exam: Compulsory oral exam;

... L'esame si svolge attraverso un colloquio orale sugli argomenti trattati nell'insegnamento . 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 idrauliche ricorrenti nell'ambito della ingegneria per l'ambiente e il territorio.

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.