IDRAULICA
(Corsi di laurea in Ingegneria Civile geotecnica, strutturale e trasporti, Edile e Gestionale)
Prof. Gerardo Bonvissuto

Il Corso sviluppa gli argomenti basilari della meccanica dei continui fluidi, con particolare riferimento ai fluidi newtoniani incomprimibili.
La materia, pur avendo un forte contenuto formativo di base, è orientata verso le applicazioni tecniche. Lo studente viene messo in grado di risolvere i problemi di calcolo di spinte idrostatiche ed idrodinamiche, quelli di verifica e di progetto dei canali e delle condotte in regime stazionario ed in moto vario. Sono pure trattati i capitoli della foronomia ,dell'idrometria e dei i moti di filtrazione.

Modalità di esame :
E' prevista soltanto la prova orale, alla quale però lo studente accede se preliminarmente risponde ad almeno 7 quesiti elementari su 10, formulati su apposita scheda.

PROGRAMMA DEL CORSO

I fluidi e il loro movimento - Definizione di fluido come sistema continuo. Grandezze della meccanica dei fluidi e unità di misura. Sforzi nei sistemi continui. Proprietà fisiche dei fluidi: densità, peso e volume specifici; comprimibilità; tensione superficiale e capillarità; tensione di vapore e cavitazione; solubilità dei gas nei liquidi; viscosità. Fluidi non newtoniani. Regimi di movimento.

Statica dei fluidi - Sforzi interni nei fluidi in quiete. Equazione indefinita ed equazione globale della statica dei fluidi. Misura della pressione. Spinte su superfici piane e su superfici curve. Spinta sopra corpi immersi e galleggianti. Fluidi di piccolo peso specifico. Formula di Mariotte. Statica dei fluidi comprimibili.

Cinematica dei fluidi. Velocità e accelerazione. Elementi caratteristici del moto. Tipi di movimento. Equazione di continuità.

Equazioni fondamentali della dinamica dei fluidi. Equazione indefinita del movimento. Equazione globale dell'equilibrio dinamico.

Il teorema di Bernoulli. Distribuzione della pressione nel piano normale. Il teorema di Bernoulli e sua interpretazione geometrica ed energetica: applicazioni. Estensioni al moto vario e ai fluidi reali. Potenza di una corrente in una sezione. Estensione del teorema di Bernoulli a una corrente lineare. Scambio di energia fra una corrente e una macchina.

Equazioni del moto dei fluidi reali - Le equazioni di Navier per i fluidi viscosi. Equazione globale di equilibrio. Azione di trascinamento di una corrente.

Correnti in pressione - Moto laminare. Moto turbolento; grandezze turbolente e valori medi. Sforzi tangenziali viscosi e turbolenti. Ricerche sul moto uniforme turbolento: analisi dimensionale; moto nei tubi lisci; moto nei tubi scabri. Formule pratiche. Perdite di carico localizzate. Dispositivi di strozzamento. Calcolo idraulico di una condotta. Correnti in depressione.

Problemi pratici relativi alle lunghe condotte - Generalità. Condotta con erogazione lungo il percorso. Verifica del funzionamento dei sistemi di condotte. Dimensionamento dei sistemi di condotte: costi di impianto e di esercizio. Sistemi di condotte a gravità. Impianti di sollevamento. Condotte forzate degli impianti idroelettrici. Possibili tracciati altimetrici di una condotta.

Moto vario delle correnti in pressione - Generalità. Esempi pratici di moto vario. Moto vario di colpo d'ariete: equazioni differenziali del movimento; celerità della perturbazione; esame generale del processo di mto; le condizioni al contorno negli impianti idroelettrici e di sollevamento. Oscillazioni di massa: descrizione qualitativa del moto nel sistema galleria-pozzo piezometrico e nel sistema cassa d'aria-condotta premente.

Correnti a pelo libero - Generalità. Moto uniforme. Caratteristiche energetiche della corrente. Alvei a debole e a forte pendenza. Carattere cinematico delle correnti lente e veloci. Correnti in moto permanente: profili del pelo libero e tracciamento degli stessi. Passaggio attraverso lo stato critico. Il risalto. Esempi applicativi. Qualche situazione di moto non lineare: passaggio della corrente sopra una soglia o fra le pile di un ponte.

Idrometria - Metodi e apparecchi per la misura delle altezze d'acqua, delle velocità, delle portate: piezometri, tubo di Pitot, mulinello, venturimetro, boccaglio, diaframma, contatori.

Foronomia - Luci a battente, in parete sottile e grossa, libere e rigurgitate. Luci a stramazzo. Processi di moto vario. Reazione di efflusso.

Moti di filtrazione - Generalità. Velocità di filtrazione. Permeabilità. Legge di Darcy. Attingimenti da falde artesiane e da falde freatiche. Caratteristica di un pozzo o di una trincea filtrante. Prove di ritorno.

TESTI CONSIGLIATI

Citrini, Noseda "Idraulica", Casa Editrice Ambrosiana, Seconda edizione, 1987, Milano.
Alfonsi, Orsi "Problemi di idraulica e meccanica dei fluidi", Casa Editrice Ambrosiana, 1984, Milano.
Benfratello "Tavole schematiche delle lezioni di idraulica", Istituto di idraulica, Palermo