facoltà di
INGEGNERIA
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CORSO di LAUREA in
INGEGNERIA CIVILE

Presidente : Prof. Antonino D'Andrea


IDRAULICA

PROGRAMMA

DIARIO di ESAMI

ORARIO delle LEZIONI

PRENOTAZIONI ESAMI


PROGRAMMA di IDRAULICA

Corso di Laurea in: INGEGNERIA CIVILE
A. A. 2002-2003
Docente: Prof. Ing. Foti

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L'insegnamento dell'idraulica fornisce, agli allievi ingegneri dei Corsi di Laurea in Ingegneria Civile, le nozioni basilari della meccanica dei fluidi e le applicazioni di interesse ingegneristico, sviluppando un programma ampiamente diffuso anche tra le università straniere. La disciplina conserva la denominazione IDRAULICA in omaggio alla lunga tradizione italiana in questo settore, ma segue l'impostazione dei moderni corsi di Meccanica dei Fluidi. La prima parte del corso è infatti rivolta sostanzialmente alle nozioni basilari della meccanica dei campi fluidi: la statica, la cinematica, la dinamica dei fluidi newtoniani e la dinamica dei campi turbolenti. Nella seconda parte vengono proposte le applicazioni più notevoli: il moto uniforme nelle condotte, i fenomeni localizzati, le azioni aerodinamiche sui corpi immersi, il moto vario nelle condotte, il moto permanente nei canali a pelo libero.

Programma

1. Proprietà fisiche dei fluidi
Forze di superficie. Fluido perfetto; comprimibilità di un fluido.

2. Equilibrio dei fluidi in quiete
Legge idrostatica per un fluido incomprimibile e per un fluido comprimibile; misure piezometriche, effetto della capillarità;
Spinta su superfici piane e su superfici curve; equazione globale dell'equilibrio.

3. Cinematica dei campi fluidi
Metodi di indagine, linee di corrente, traiettorie, tubi di flusso;

Accelerazione rispetto ad una terna cartesiana fissa, rispetto alla terna intrinseca, in coordinate cilindriche; deformazione e rotazione del mezzo fluido; campi irrotazionali, potenziale di velocità;

4. Teoremi di conservazione rispetto ad un volume di controllo. Teorema di Reynolds. Conservazione della massa. Conservazione della quantità di moto. Conservazione dell'energia (primo principio della termodinamica). Applicazioni: spinte dinamiche e teorie elementari delle macchine. Propulsione a getto.

5. Dinamica dei fluidi newtoniani
Equazioni di Navier-Stokes; loro significato dimensionale, numeri di Eulero, di Froude e di Reynolds.

6. Dinamica dei fluidi perfetti
Equazioni di Eulero, teorema di Bernouilli; applicazioni notevoli.

7. Foronomia
Aspetti generali dell'efflusso da luci; contrazione di vena; efflusso da luce in parete sottile; efflusso da luce di fondo e da paratoia a battente; efflusso da luce a stramazzo; stramazzi in parete sottile ed altri tipi; profili di sfioro; configurazione dei getti liquidi.

8. Spinte dinamiche e teoria elementare delle macchine idrauliche.

9. Moti a potenziale di velocità.

10. Moto laminare ed a lento scorrimento
Moto in un tubo cilindrico e tra due piani paralleli. Modello analogico di Hele-Show.

11. Moti turbolenti
Caratteristiche del moto turbolento; turbolenza statisticamente stazionaria; equazioni di Reynolds e problema della chiusura.
Scale integrali. Modello diffusivo di Boussinesq.
Turbolenza di parete: teoria della lunghezza di mescolamento di Prandtl.
Strato limite turbolento: parete liscia e sottostrato viscoso; parete scabra; strato esterno. Legge logaritmica di Prandtl-von Karman.

12. Moto uniforme nei tubi cilindrici
Distribuzione delle velocità e degli sforzi totali. Coefficiente di resistenza;
formula di Darcy-Weissbach. Scabrezza equivalente. Diagramma di Moody. Formule di moto uniforme. Applicazione ai condotti non circolari.

13. Fenomeni localizzati
Distacco dello strato limite; perdite di Borda; applicazioni: diffusori, gomiti, imbocchi, organi di regolazione, cavitazione, etc.

14. Problemi di lunghe condotte
Tubazioni in serie ed in parallelo; reti idriche: metodi di soluzione. Sifoni.
Problemi altimetrici delle condotte.

15. Misure di velocità e misure di portata
Tubo di Pitot, mulinelli idraulici, metodi elettrici, acustici ed ottici, ed altri. Apparecchi deprimogeni ed altri strumenti; misure per integrazione del campo di velocità.

16. Azione idrodinamica su corpi immersi (Cenni)

17. Moto vario nelle condotte
Trattazioni anelastiche: oscillazioni di massa in un tubo ad U e nei sistemi con pozzi piezometrici. Colpo d'ariete in ipotesi non propagatoria.
Trattazioni elastiche: propagazione di una piccola perturbazione elastica in una condotta; teoria elastica del colpo d'ariete. Metodo solutore di Schnyder-Bergeron.

18. Moto nei canali a superficie libera
Moto uniforme, energia specifica.
Celerità di propagazione di una piccola perturbazione gravitazionale; significato cinematico del numero di Froude.
Profili di moto permanente gradualmente variabile.
Risalto idraulico. Restringimenti di sezione e soglie di fondo. Applicazioni.

19. Moti di filtrazione
Legge di Darcy. Moto in falde artesiane e falde freatiche.

Modalità d'esame
L'esame di idraulica si compone di una prova scritta ed una prova orale.
Per sostenere la prova orale è necessario avere sostenuto la prova scritta ed aver conseguito un punteggio non inferiore a 6 decimi.
La prova scritta ha validità per l'appello di cui è stata sostenuta e per l'appello successivo.
Se ad un appello orale il candidato si presenta con due prove scritte valide, si fa riferimento al punteggio più elevato conseguito.

Propedeuticità
Analisi Matematica II, Meccanica Razionale, Fisica Generale I.

Testi consigliati

D. Citrini, G. Noseda, "Idraulica", Milano, C.E.A., 1987
Testi per la consultazione o G. De Marchi, "Idraulica", Vol.I e II, Hoepli Milano, 1986
o E. Marchi, A. Rubatta, "Meccanica dei Fluidi", UTET Torino, 1981


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