B6364 - FLUIDODINAMICA LM

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso intende fornire agli studenti i concetti di base fondamentali per la descrizione del moto dei fluidi intorno ad una imbarcazione (scafo e piano velico) oltre ad una stima delle forze esercitate su di essa. Al termine del corso lo studente avrà la capacità di comprendere i fenomeni fluidodinamici associati al moto di una imbarcazione e di predisporre modelli per la risoluzione di problemi di interesse applicativo per l'Ingegneria Nautica.

Contenuti

1. ASPETTI INTRODUTTIVI Caratterizzazione dei fluidi e del loro moto – I liquidi e i gas - L’ipotesi di continuo - La particella fluida e sue proprietà – Proprietà termodinamiche, cinematiche e di trasporto – Deformazione di una particella -L’ipotesi di incomprimibilità - Richiami di cinematica – Luoghi cinematici – Teoremi di Helmoltz

2. LE EQUAZIONI DEL MOTO Aspetti generali – Il bilancio di massa, quantità di moto ed energia – Formulazione integrale e differenziale - Le equazioni costitutive – Equazioni aggiuntive – Condizioni al contorno - Discussione generale sulle equazioni complete – Non linearità – Cenni alle soluzioni analitiche e numeriche delle equazioni – Modelli semplificati

3. LA STATICA DEI FLUIDI La legge di Stevino – Variazione della pressione in funzione della profondità – Principio di Pascal – Spinta e Centro di spinta – Cenni di stabilità di un corpo immerso -

4. IL MOTO INCOMPRIMIBILE Equazione del moto incomprimibile – Il moto irrotazionale – Il teorema di Bernoulli e sue applicazioni – Soluzioni del moto potenziale

5. ORIGINE E DINAMICA DELLA VORTICITA’ Origine della vorticità – Equazione della dinamica della vorticità – Il termine di stiramento vorticoso - Lo strato limite – Parametri fisici dello strato limite - Andamento di uno strato limite in funzione del gradiente di pressione – La separazione dello strato limite – Bolle di ricircolo - La scia

6. CENNI DI TRANSIZIONE E TURBOLENZA Moto laminare e moto turbolento – Esperienza di Reynolds – La transizione – Parametri fisici nella transizione – Cenni sulle metodologie di studio della transizione – Scenari di transizione – La turbolenza – Caratteristiche fondamentali – Descrizione statistica della turbolenza – Le RANS

7. FORZE AERODINAMICHE/IDRODINAMICHE Definizione di corpi aerodinamici e corpi tozzi - Forma e classificazione dei profili alari – Meccanismo di generazione della portanza - Distribuzione delle pressioni sui profili e loro prestazioni – Il comportamento ad alta incidenza e lo stallo dei profili alari - Valutazione numerica della portanza sui profili alari – Applicazione del metodo potenziale – Il flusso attorno al cilindro - Cenni alle trasformazioni conformi - Teoria dei profili sottili - Metodi a pannelli per i profili alari – Valutazione numerica della resistenza sui profili alari – La resistenza di attrito - Lastra piana ad incidenza nulla - Cenni ai metodi integrali – La resistenza di forma – Cenni sulla resistenza dei corpi tozzi – Interpretazione energetica della resistenza – La resistenza del cilindro – Sistemi di controllo della portanza e della resistenza - Sistemi di ipersostentazione - Campo di velocità e vorticità in un'ala di apertura finita - La scia e la resistenza indotta - Valutazione numerica della portanza sulle ali di apertura finita - Teoria della linea portante - Cenni sui metodi a pannelli - Effetti della presenza della freccia - Valutazione numerica della resistenza sulle ali di apertura finita - Cenni agli strati limite tridimensionali

8. ONDE Equazione delle onde – Parametri fisici delle onde – Formulazione e soluzione del problema – Caratteristiche fisiche delle onde marine – Andamento della pressione – Traiettorie e linee di corrente – Approssimazione per Acque alte e basse – Velocità di gruppo e onde dispersive – Effetti non-lineari – Salto idraulico – Cenni agli effetti della stratificazione – Cenni alle onde anomale

Testi/Bibliografia

Elements of Fluid Dynamics – G. Buresti – Imperial College Press ISBN 1848168896, 9781848168893

Fluid Mechanics, Edition 7, - Pijush K. Kundu, Ira M. Cohen, David R Dowling, Ph.D. and Jesse Capecelatro, Ph.D. - ISBN:9780128198070

Dispense fornite dal Docente

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni frontali tenute dal docente. Durante il corso potrebbero organizzati seminari tenuti da personale altamente qualificato e riguardanti aspetti tecnologici della fluidodinamica per applicazioni nautiche. Gli argomenti dei seminari svolti andranno a fare parte integrante del programma e potranno essere oggetto di verifica in sede di esame.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica avverrà tramite una seduta orale nella quale lo studente dovrà dimostrare una sufficiente padronanza degli argomenti presentati a lezione e di essere in grado di operare una sintesi delle conoscenze maturate. L’esame è costituito da tre fasi distinte in cui allo studente saranno chiesti tre diversi argomenti, da uno o più membri della commissione. Lo studente dovrà dimostrare sufficiente preparazione in ciascuno degli argomenti richiesti. Il voto finale sarà assegnato dalla commissione in base alla preparazione complessiva dimostrata. L’esame di svolge in due turni. Lo studente dovrà comunque essere presente all’appello che avrà luogo all’inizio del primo turno.

Strumenti a supporto della didattica

Si utilizzano lavagna elettronica e proiezioni da computer.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alessandro Talamelli