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Idraulica 2 (D.M. 509) - Corso di Laurea in Ingegneria Civile (Taranto)


499


Settore Scientifico Disciplinare
ICAR/01 Idraulica

Numero di Crediti Formativi Universitari
6
 
Obiettivi formativi
Il corso tratta tematiche fondamentali e formative nell’ambito della Classe di Laurea in Ingegneria Civile, di cui è attività integrativa rispetto a Idraulica. L'insegnamento dell'Idraulica II fornisce agli allievi ingegneri i necessari approfondimenti sulle correnti in pressione e a superficie libera e le nozioni di modellistica idraulica. Il programma è suddiviso in tre parti. Nella prima parte il corso si propone di approfondire le tematiche proprie delle correnti in pressione, attraverso la soluzione di problemi di moto permanente e di moto vario. Nella seconda parte vengono proposti gli approfondimenti sulle correnti a superficie libera, con l’analisi dei profili di moto permanente e della propagazione delle piccole perturbazioni. Nella terza parte, il corso ha lo scopo di fornire i fondamenti della modellistica fisica idraulica. Si trattano i principi dell’analisi dimensionale, della definizione delle similitudini geometrica, cinematica e dinamica. Inoltre, si sviluppano attività di laboratorio di modellistica idraulica.

Programma sintetico
·         Idraulica delle Correnti in Pressione (2.5 CFU)
o Richiami dei problemi di moto permanente.
o Sistemi di condotte: problemi di verifica e di progetto.
o Moto vario.
·         Idraulica delle Correnti a Superficie Libera (2.5 CFU)
o    Richiami sul moto uniforme. Profili di moto permanente.
o    Moto vario. Propagazione delle piccole perturbazione.
·         Modelli Idraulici (1 CFU) 
o Principi di base della modellistica fisica. Analisi dimensionale e teorema pi greco.
o Similitudini geometrica, cinematica e dinamica.
o Principi di realizzazione dei modelli fisici.
 
Propedeuticità
Fisica, Meccanica Razionale e Idraulica.
 
Articolazione in differenti tipologie didattiche
 
Tipologia didattica
CFU
Didattica (ore)
Studio (ore)
Lezioni Teoriche
4
32
68
Esercitazioni Pratiche
1
16
9
Laboratorio
0,5
12
0,5
Seminario
0,5
12
0,5
Totale
6
72
78
 
Modalità specifiche della prova finale
L'esame di Idraulica II si compone di:
1)     una prova scritta;
2)     un tema d’anno su un problema idraulico;
3)     una prova orale.
 
Durante il corso è previsto un esonero, superando il quale il giorno dell’esame lo studente sostiene solo la prova orale sulla parte teorica della materia e presenta il tema d’anno sviluppato. Nel caso di mancato superamento dell’esonero tenuto durante il corso (per insufficienza o per assenza), la relativa verifica scritta si sostiene nello stesso giorno dell’orale durante gli appelli ufficiali indicati nella bacheca del sito del docente.
Generalmente il tema d’anno consiste nello sviluppo dei profili di moto permanente in alvei a debole e forte pendenza concordati col docente.

Eventuali obblighi di frequenza per laboratori
Le attività di laboratorio sono obbligatorie, in quanto di ausilio alla parte teorica del corso.
 
Programma dettagliato del corso di Idraulica II
Tracciati altimetrici delle condotte: caso della condotta che interseca la linea piezometrica relativa (con e senza sfiato); caso della condotta che interseca la linea piezometrica assoluta (con e senza sfiato); caso delle condotte che intersecano la linea dei carichi idrostatici relativi; caso della condotta che interseca la linea dei carichi idrostatici assoluti. Esercizi sulla verifica delle condotte. Moto turbolento di transizione e assolutamente turbolento. Numero indice di Reynolds di attrito.
Esercizi sui problemi di verifica delle condotte.
Posizione di una pompa. Pompa sovrabattente e sottobattente. Esercizi sul posizionamento delle pompe.
Reti chiuse: caratteristiche e tipologie. Esercizi sui problemi di verifica delle condotte (condotta con un particolare tracciato altimetrico). Dimostrazione del metodo di Cross. Esercizio sul metodo di Cross. Progetto di una rete chiusa e sua verifica con il metodo di Cross.
 
Esercizio sulla verifica delle condotte. Esercizio sul progetto di un impianto di sollevamento per aumentare la portata.
Celerità del colpo d'ariete nel caso di cedevolezza dell’involucro (con dimostrazione). Chiusura lenta e brusca: formula di Michaud (con dimostrazione). Esercizi sulle condotte con scabrezza nuova e vecchia, perdita di carico localizzata per presenza di una saracinesca, esercizi sugli impianti di sollevamento. Moto in un tubo ad U. Oscillazioni di massa (con dimostrazione).
 
Canali; energia specifica rispetto al fondo; diagramma dell’energia in funzione del tirante idrico; diagramma dell'altezza del tirante idrico in funzione della portata per unità di larghezza; raggio idraulico: caso di una sezione rettangolare larga; alvei a debole e forte pendenza; equazione dei profili di moto permanente (con dimostrazione). Profilo D1, D2 e D3 di alveo a debole pendenza ed F1, F2 e F3 di alveo a forte pendenza.
Risalto idraulico. Dimostrazione dell'equazione delle altezze coniugate di un risalto idraulico. Analisi del profilo della corrente in alveo a debole pendenza all'uscita da una paratoia. Energia dissipata dal risalto idraulico (con dimostrazione). Tracciamento dei profili di moto permanente: casi delle pile di un ponte, della soglia di fondo e del cambiamento di pendenza di un alveo.
 
Carattere cinematico delle correnti. Dimostrazione della celerità delle piccole perturbazioni nei canali. Perturbazioni nelle correnti veloci e lente. Correnti a monte e a valle di una causa di perturbazione. Esercizi sui profili di moto permanente. Metodo alle differenze finite per il tracciamento dei profili di moto permanente.
 
Principio dell’omogeneità dimensionale e analisi dimensionale.
Sistemi di riferimento fondamentali: modalità di accertamento. Analisi dimensionale applicata alle tensioni tangenziali di parete di un condotto scabro di sezione circolare nelle condizioni di moto turbolento di transizione. Analisi dimensionale delle resistenze al moto di un corpo galleggiante. Confronto dei risultati dell’analisi dimensionale con i risultati noti dalla teoria.
Similitudine geometrica, cinematica e dinamica nella modellistica fisica. Analisi dimensionale applicata alla modellistica fisica. Interpretazione dei numeri indici di Reynolds e Froude. Esempio dell’analisi dimensionale per il caso di analogia contemporanea di Reynolds e di Froude: effetti scala.
 
 
Testo del corso
M. Mossa, A.F. Petrillo, Idraulica, ISBN 978-88-08-18072-8, Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2013.

Testi per la consultazione
D. Citrini, G. Noseda, Idraulica, Ed. CEA, Milano.
G. Alfonsi, E. Orsi, Problemi di idraulica e meccanica dei fluidi, Ed. CEA, Milano.
A. Ghetti, Idraulica, Edizioni Libreria Cortina, Padova, 1981 (2a edizione).
E. Marchi, A. Rubatta, Meccanica dei Fluidi: principi ed applicazioni idrauliche, UTET, Torino, 1981.
F.M. White, Fluid Mechanics, McGraw-Hill, 4a edizione, 1999.
Y.A. Çengel, J.M. Cimbala, Meccanica dei Fluidi, McGraw-Hill, 2011 (2a edizione).
 

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Prof. Ing.
Michele Mossa
Professore Ordinario di Idraulica
(Politecnico di Bari)
Dottore di Ricerca in Ingegneria Idraulica per l'Ambiente e il Territorio


POLITECNICO DI BARI
DICATECh
Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale, del Territorio, Edile e di Chimica
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