L'obiettivo formativo del corso consiste nel fornire agli studenti delle conoscenze e degli strumenti di analisi che possano essere impiegati per comprendere e studiare problemi fluidodinamici. - Conoscenza e capacità di comprensione: Lo studente, al termine del corso, dovrà conoscere le equazioni che determinano il comportamento dei fluidi. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà essere in grado di effettuare un'analisi dimensionale, un’analisi integrale e un’analisi differenziale di un problema fluidodinamico. - Autonomia di giudizio: Lo studente dovrà essere in grado di individuare il tipo di fenomeno fluidodinamico (tridimensionale, bidimensionale, monodimensionale, stazionario, instazionario, viscoso, non viscoso, incomprimibile, comprimibile, laminare, turbolento). - Abilità comunicative: Lo studente dovrà essere in grado di descrivere quanto appreso con proprietà di linguaggio. - Capacità di apprendimento: Lo studente dovrà essere in grado di interpretare e impiegare manuali utili all’analisi fluidodinamica.

Conoscenze di Analisi Matematica, Fisica e Fisica Tecnica.

-Proprietà dei fluidi -Statica dei fluidi -Cinematica dei fluidi -Dinamica dei fluidi -Numeri adimensionali -Soluzioni analitiche delle equazioni del moto -Moto turbolento -Flussi viscosi interni incomprimibili -Flussi viscosi esterni incomprimibili -Flusso incomprimibile non viscoso (flusso a potenziale) -Strato limite incomprimibile -Gasdinamica: introduzione e definizioni -Onde d’urto normali, onde d’urto oblique e onde di espansione -Flussi interni comprimibili -Flussi esterni linearizzati -Strato limite compressibile

Appunti delle lezioni di fluidodinamica, prof. Carlo Vecile, Ed. Lint.Elementi di gasdinamica, A. Cavallini e M. Sovrano, Ed. Patron.Appunti di Turbolenza, Prof. Verzicco.Fluidodinamica Comprimibile, C.Golia e A. Viviani. Note delle lezioni. Il materiale è disponibile nella piattaforma moodle2 http://moodle2.units.it Per approfondimenti: Fondamenti di termofluidodinamica per le macchine, Alessandro Ferrari, Ed. CittàStudi. Fluid Dynamics: An Introduction, M. Rieutord, Ed. Springer.Fluid Dynamics: Part 1: Classical Fluid Dynamics, A. I. Ruban, J. S. B. Gajjar, Ed. Oxford.Fundamentals Of Aerodynamics, J. D. Anderson, Mcgraw-Hill.Fundamentals of Gas Dynamics, V. Babu, Wiley.

-Proprietà dei fluidi: Definizione di fluido. Concetto di continuo. Densità ed espansione termica. Comprimibilità di un fluido. Viscosità e sforzi. -Statica dei fluidi: Pressione in un fluido. Distribuzione di pressione in un fluido. Variazioni di pressione in un fluido in quiete. Forze di pressione su una superficie piana. Forze di pressione su una superficie curva. Forze di pressione su un volume immerso: spinta di Archimede. Galleggiamento e stabilità. Misuratori di pressione. -Cinematica dei fluidi: Descrizione lagrangiana ed euleriana. Traiettorie, linee di corrente e streaklines. Derivata materiale. Accelerazione di Lagrange. Funzione di corrente. Vorticità. Circuitazione. -Dinamica dei fluidi: Equazione di conservazione della massa: forma integrale, forma differenziale. Equazione di bilancio della quantità di moto: forma integrale, forma differenziale. Applicazione dell’equazione di bilancio della quantità di moto. Equazione di Bernoulli. Tubo di Pitot. Tubo di Venturi. Il tensore degli sforzi. Teorema di Stokes. Relazioni costitutive. Equazioni di Navier–Stokes per fluidi incompressibili e compressibili. Equazione di conservazione dell'energia: forma integrale, forma differenziale. -Equazioni di conservazione adimensionalizzate: Cifre adimensionali. Equazione di continuità, Equazioni di Eulero, Equazioni di Navier-Stokes adimensionalizzate. -Soluzioni analitiche delle equazioni del moto per flussi incomprimibili: Flusso tra lastre piane e parallele. Flusso di Couette. Fenomeno della lubrificazione idrodinamica. -Moto turbolento: Fenomenologia della turbolenza. Equazione di Burgers. Scala della turbolenza. Teoria di Kolmogorov. Equazioni di Reynolds. -Flussi viscosi interni incomprimibili: Tubi a sezione non circolare. Perdite concentrate. -Flussi viscosi esterni incomprimibili: Forze aerodinamiche. -Flusso incomprimibile non viscoso (flusso a potenziale): Potenziale cinetico e funzione di corrente. Equazione di Laplace. Teorema Kutta-Joukowski. Paradosso D'Alambert. Soluzione bidimensionale (corrente libera, sorgente e pozzo, dipolo e doppietta, vortice libero). Sovrapposizione delle soluzioni bidimensionali (semicorpo, cilindro, cilindro rotante, profilo simmetrico). -Strato limite incomprimibile: Teoria dello strato limite. Equazioni di Prandtl. Soluzione di Blasius. Separazione dello strato limite. -Gasdinamica: introduzione e definizioni: Comprimibilità. Numero di Mach. Teorema di Crocco. Piccole perturbazioni. Propagazione dei disturbi di pressione. Equazioni della gasdinamica per problemi quasi-unidimensionali. Stati di riferimento. Stati isoentropici. Relazione tra variazione area/velocità. Errore di compressibilità. -Onde d’urto normali: Relazione di Prandtl. Relazione di Rankine-Hugoniot. -Onde d’urto oblique e onde di espansione: Relazioni delle onde oblique. Urti staccati. Interazioni di onde e riflessioni. Flussi alla Prandtl-Meyer. Teoria urti espansioni. Interazione onda d’urto e strato limite. -Flussi interni comprimibili: Moto isoentropico in condotti a sezione variabile. Ugello convergente. Ugello convergente-divergente. Diffusori. Moto con attrito in condotti a sezione costante (moto di Fanno). Moto di Rayleigh. -Flussi esterni linearizzati: Flussi compressibili subsonici. Equazione completa del potenziale. Equazione del potenziale linearizzata. Similitudine di Gothert. Similitudine di Prandtl-Gluert. Flussi compressibili supersonici. Teoria di Ackeret. -Strato limite compressibile: Equazioni dello strato limite commpressibile. Lastra piana. Metodo della temperatura di riferimento.

Lezioni di teoria ed esercitazioni in aula.

L'esame prevede una prova scritta ed una prova orale con lo scopo di verificare le competenze acquisite. La valutazione delle prove viene effettuata in trentesimi. La valutazione finale è una media pesata delle due prove (25% prova scritta, 75% prova orale). La prova scritta prevede lo svolgimento di esercizi analoghi, ma non necessariamente identici, a quelli affrontati nelle esercitazioni in classe ed è finalizzata ad accertare il livello di conoscenza dei contenuti metodologici forniti nel programma, nonché il livello di abilità e di autonomia di giudizio nel selezionare e utilizzare l’opportuno approccio, con consapevolezza delle ipotesi semplificative che sono alla base, del significato fisico delle quantità coinvolte e dei limiti di validità dei risultati conseguiti. Il superamento della prova scritta consente di sostenere la prova orale nello stesso appello o in qualsiasi appello successivo. Il colloquio orale prevede domande relative agli argomenti del corso ed ha l’obiettivo di verificare la capacità di comunicazione e di sintesi organica, nonché la proprietà di linguaggio dello studente in relazione agli argomenti teorici e pratici trattati. In alternativa alla prova orale vi è la possibilità di sostenere due prove scritte durante il corso. Nel caso risultino entrambe positive, la media dei voti riportati nelle prove, costituirà il voto di esonero dalla prova orale. Le date delle provette sono comunicate sulla piattaforma Moodle.

Questo insegnamento approfondisce argomenti strettamente connessi a uno o più obiettivi dell’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite.