The objective of the teaching is to provide the basic knowledge of fluid mechanics with a particular attention to mass transport processes. Examples of practical problems are formulated and solved during the lessons.
Durante il corso verranno ricavate le equazioni che derivano da principi della fisica illustrati in corsi precedenti (principio di conservazione della massa e principio della quantità di moto) e che controllano il movimento di un fluido quando il regime di moto è turbolento. Al termine del corso lo studente sarà quindi in grado formulare correttamente il problema del moto di un fluido e dei relativi fenomeni di trasporto anche ad alti numeri di Reynolds quando il moto laminare, considerato in altri corsi, risulta instabile. Verranno inoltre illustrati semplici modelli che permettono di risolvere il problema della "chiusura dei moti turbolenti" e quindi di affrontare con successo la progettazione di impianti caratterizzati dalla presenza della turbolenza. Al termine del corso, lo studente avrà certamente aumentato in modo significativo le sue conoscenze di meccanica dei fluidi e le sue capacità di comprendere la complessa dinamica che governa il moto turbolento e i relativi processi di trasporto, e sarà in grado di analizzare criticamente il progetto di un impianto, eventualmente anche impiegando codici di calcolo da utilizzare quando una complessa geometria non consente di determinare la soluzione in forma analitica.
Conoscenze di base di Fisica, Analisi e Meccanica dei Fluidi
Lezioni frontali.
Si consigliano gli studenti con certificazione di DSA, di disabilità o di altri bisogni educativi speciali di contattare il/la docente all’inizio del corso per concordare modalità didattiche e d’esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali e forniscano idonei strumenti compensativi.
Flussi turbolenti: definizione delle grandezze medie e oscillanti. Equazione di continuità e equazione di Reynolds. Ipotesi di Boussinesq. Vorticità e equazione della vorticità. L'energia cinetica della turbolenza. Flusso turbolento in un condotto piano. Il substrato viscoso e lo strato logaritmico. Pareti lisce e pareti scabre. Teorema della potenza meccanica. Analisi della deformazione locale. Moti di fluidi ideali. Teorema di Bernuolli. La velocità del suono e lo schema di fluido a densità costante. Moto di Couette. Reversibilità dei flussi a bassi numeri di Reynolds. Prima legge della termodinamica. Flusso di Poiseuille. Prima e seconda legge di Fick. Fenomeni di pura diffusione. Termini diffusivi e convettivi nei moti laminari e turbolenti. Circolazione. Rapporto tra vorticità e circolazione. Vortici puntiformi. Vorticità prodotta dalla condizione di aderenza. L'equazione dell'energia cinetica turbolenta. Modelli di turbolenza. I modelli k-epsilon e k-omega. Equazioni in forma adimensionale. I numeri di Reynolds, Keulegan-Carpenter, Froude, Weber, Mach. Valutazione dell'ordine di grandezza dello spessore dello strato limite in flussi ad alti numeri di Reynolds. Moti di filtrazione. Il carico totale e il carico piezometrico. La legge di Darcy-Ritter e l'equazione di continuità. Equazione di Laplace per il carico piezometrico. Filtro prismatico in pressione.
Appunti del corso
Ricevimento: Gli studenti saranno ricevuti su appuntamento che potrà essere fissato inviando un messaggio di posta elettronica a paolo.blondeaux@unige.it
PAOLO BLONDEAUX (Presidente)
MARCO MAZZUOLI
JAN OSCAR PRALITS
RODOLFO REPETTO
GIOVANNA VITTORI (Presidente Supplente)
https://corsi.unige.it/10376/p/studenti-orario
Oral exam
L'esame orale è finalizzato a determinare il livello di comprensione raggiunto dallo studente.
