OBIETTIVI FORMATIVI

Fornire allo studente le conoscenze necessarie per affrontare lo studio del moto di corpi all'interno di fluidi viscosi.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze di base necessarie per affrontare lo studio del moto dei corpi nei fluidi viscosi. Il corso descrive le equazioni per il moto dei fluidi, nonché i modelli rilevanti per l'idrodinamica navale.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali

PROGRAMMA/CONTENUTO

1. Cinematica. Descrizione euleriana e lagrangiana, derivata materiale. Analisi locale della deformazione. Principio di conservazione della massa.

2. Dinamica. Il tensore delle tensioni. Principio della quantità di moto, principio del momento della quantità di moto. Il teorema della potenza meccanica.

3. Le equazioni del moto dei fluidi viscosi. Il legame costitutivoper un fluido Newtoniano, equazioni di continuità e di Navier Stokes. Le condizioni al contorno.

4. Soluzioni esatte delle equazioni di Navier- Stokes. Moti unidirezionali.

5. La vorticità e i modelli semplificati per lo studio del moto dei fluidi. Equazione della vorticità. Cenni sui meccanismi di produzione ed evoluzione della vorticità. Lo schema di fluido ideale. Lo schema di moto irrotazionale. Paradosso di D'Alembert. Moti irrotazionali bidimensionali. Teorema di Kutta-Joukowsky.

6. Campo di moto e forze su corpi in moto in un fluido. Resistenza e portanza. Profili portanti e ipotesi di Kutta. Forza di massa aggiunta. Resistenza indotta. Equazione di Morison. Campo di moto generato da un cilindro in moto stazionario.

7. Moti ad alti numeri di Reynolds. Equazioni semplificate dello strato limite. Soluzione di Blasius. Equazione integrale di Von Karman. Strato limite su lastra piana in regime laminare e turbolento. La transizione. La separazione dello strato limite e cenni sui sistemi di controllo dello strato limite.

8. Moti turbolenti. La velocità e la pressione media, le equazioni di Reynolds. Il problema della chiusura. Ipotesi di Boussinesq. Turbolenza di parete. Cenni sui modelli di chiusura RANS.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

1. Dispense del docente (disponibili su AulaWeb)

2. Ronald Panton "Incompressible flow" Wiley and Sons

3. Pijush K. Kundu, Ira M. Cohen and David R. Dowling "Fluid Mechanics - fifth edition" Elsevier 2012

4. G. K. Batchelor "An introduction to fluid dynamics" Cambridge university  press