Risposte ai quesiti di teoria per il colloquio orale di Idraulica tecnica

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Edile

A.A 2014/2015

Insegnamento: IDRAULICA TECNICA

Risposte ai quesiti di teoria per il colloquio orale

Domande d'esame

Le dimostrazioni sono da sapere anche se non richiamate nel testo della domanda.

• Analisi degli sforzi in un mezzo continuo.
• Proprietà dei fluidi: densita', comprimibilità, viscosità, tensione superficiale.
• Le equazioni indefinite e globali della statica dei fluidi.
• La legge di Stevin: campo di applicabilità e le principali deduzioni quali piano dei carichi idrostatici, uso di piezometri e manometri differenziali.
• Il calcolo della spinta su superfici piane a contatto con fluidi pesanti e incomprimibili in condizioni statiche.
• Il calcolo della spinta sulle superfici curve a contatto con fluidi pesanti e incomprimibili in condizioni statiche.
• Accelerazione di una particella fluida. Accelerazione totale: significato dei termini ed esempi. L'equazione di continuita' in forma locale.
• L'equazione di continuita' in forma globale e quella applicata alle correnti.
• L'equazione globale della dinamica: dimostrazione e significato dei suoi termini.
• Il teorema di Bernoulli: dimostrazione ed interpretazione geometrica.
• Risultati principali sui processi di efflusso.
• Potenza di una corrente ed estensione del teorema di Bernoulli alle correnti; esempi applicativi.
• Misura delle portate.
• Misura delle pressioni.
• La cadenza idraulica J: definizione e calcolo. Abaco di Moody.
• Inserimento di macchine idrauliche (pompe e turbine) in un circuito idraulico.
• Moto torbocircolante: descrizione del campo di sforzi e ricavare l'equazione globale dell'equilibrio dinamico in funzione dei valori medi temporali.
• Azione di trascinamento di una corrente nel caso di moto uniforme in condotta circolare.
• Sforzi tangenziali viscosi e turbolenti in moto permanente in media e uniforme per condotta circolare.
• Diagramma degli sforzi tangenziali in moto permanente uniforme per condotta circolare.
• Diagramma di velocita' in moto permanente uniforme laminare per condotta circolare.
• Perdite di carico concentrate: tipologie e formule per il calcolo.
• Dimensionamento delle tubazioni di distribuzione acqua all'interno degli edifici.
• Verifica della necessità di un sistema di pompaggio per la distribuzione dell'acqua negli edifici.
• Dimensionamento delle condotte di scarico: collettori e colonne verticali.
• Correnti in depressione: condizioni di funzionamento.
• Lunghe condotte: caratteristiche generali. Erogazione uniforme lungo il percorso.
• Lunghe condotte: possibili tracciati altimetrici.
• Correnti a superficie libera: altezza di moto uniforme ed altezza critica.
• Possibili profili di moto permanente in alveo cilindrico.

_{p.s. Il colloquio orale richiede la conoscenza di tutto il programma, anche degli argomenti non esplicitamente indicati nelle domande (es. cenni di acquedotti e fognature).}

2) PROPRIETÀ DEI FLUIDI

Densità - ρ = ^m/_v e definita come la massa per unità di volume; la densità in un punto di un fluido f.p. della pressione e anche della T. (eq. di stato di un fluido) ρ = ρ(p; θ); nei liquidi in generale diminuisce all'aumentare della T.

Per eccezione l'H₂O per cui γ_max = H₂O (θ = 4°c)

Peso specifico - γ = ^P/_V[m³] γ = w/g = ^ρg/_g = ρg = γ peso di un corpo per unità di volume!

• Aria = 1,2
• H₂O = 1000

1,2[kg/m³] = r[1/wlm³]; 12,02; 9806

Comprimibilità: quanto un fluido si comprime quando è soggetto ad un determinato forzo di compressione (a massa costante)

Se ad un vol. v si applica la pressione ΔP, si avrà uno variaz. di vol.

ΔV = -^ΔP·V/_E

E = modulo di comprimibilità del fluido E_H2O = 2,03 · 10⁹ N/m² (regola 'per contrasto di vol')

Ricordiamo comunque che, pur comprimendo un fluido stiamo lavorando a massa costante.

M = pV = cost

dM = 0 → d(pv + dvp) = 0 → ^dp/_p = -^dv/_v

ma ΔV = -^ΔP·V/_E → ^Δv/_v = -^ΔP/_E, da cui

^ΔP/_P = -^ΔP/_E

[Parentesi unità di misura:

• 1 Pa = 1 N/m²
• 1 atm = 101330 Pa
• 1 bar = 10⁵Pa (≈ 1 atm)

pressione ABSOLUTE

pressione RELATIVE

Nel campo gravitazionale, le sup. equip. naturale, sono delle sup. orizz.

Fate una emolo onde ridurre nel segno che le sup. naturale sono orizzontali

possiamo quindi definire 2 particolari piani orizzontali: il piano dei carichi idrostatici assoluto

in Bernoulli fra PCIR e appiocio Assoluto

Frappaiamo, notazioni PCIR e gli enz. cellule la prima

PCIR può assumere valore positivo o negativo; ne aqui caso, devenido assumere PA un valore inferiore a -101330 Pa.

P^A = γ h A

una quanto distano questi 2 piani?

fratto usando le paraxiali relatile!

nel caso di H₂O: ΔZ=10,33m

4) ACCELERAZIONE DI UNA PARTICELLA FLUIDA, ACC. TOTALE; EQ. CONTINUITÀ IN FORMA LOC.

ACC. PARTICELLA Per un fluido in movimento, si possono individuare 3 componenti Assix di loco e della velocità, fissando una terna, alle componenti x,y,z, corrisponderannole velocità: _x, v = _dy/_dt , w = _dz/_dt

Supponiamo di conoscere le 3 componenti di velocità:u = u(x,y,z,t) v = v(x,y,z,t) w = w(x,y,z,t) per una particellasi dice allora che è noto il campo di moto →v(x,y,z,t)la cinematica può essere affrontata con 2 approcci:EULERIANO: Si conoscono u, v, w per successivi valori di t; ideale per studiare cosain quali zone di una condotta il fluido ha più energiaLAGRANGIANO: Si concentra nel moto di una singola particella, determinandovelocità, accelerazione, temperatura...

require il moto di una particella che si muove da A a B conincremento di velocità; si può scrivere:

(u_B = u_A + _dy v) /sub> ( _dy dx + v _dz dy + w _dy dzv_B = v_A + _dz x) + v (sub>dz dx + v _dz dy = w _dzw_B = w_A + dz x) + v _dz dx + w _{dz dy} dy + w _{dz/"/dt dy}

dividendo per dtA_x = _du + dv _x + dv _dv/dt + dv _dy y _dz dz = _du/dt + v _dy + w_dy/dz:A_y = _dv/dt + dv _x + dv _v/y y _dz dz + dv _y + dv _x = _dv/dt + v, _dy +w vA_z = _dv/dt + v _dy +〈v w Dv + w _dz:

9) EQUAZIONE GLOBALE DELLA DINAMICA

mi vuole determinare le leggi che governano il moto di una particella, partendo dalla conoscenza della suo accelerazione totale (locale e convettiva); dalla I^a legge della dinamica

F = m a

e dunque, avendo una particella dimensioni infinitesime:

d = dm A

R = risultante delle F (forze di massa & sent. di massa e forze di superficie); inoltre mutua in stato Tⁱ era continua delle nⁱ del componente normale, in direzione e ha anche la componente tangenziale, perciò il fluido è in moto

la particella infinitesima è raffig. da un cubo:

F_dinamica + F_sup = dm A

dm A = ρ dx dy dz A

ρ dx dy dz F = F + Φ_y dx dz (Φ_y + ^Φ_y/_∂y) dx dz dx dy dx dy dz + (Φ_z + ^Φ_z/_∂z) dx dy dz = ρ dx dy dz A

ρ dx dy dz F - ^∂Φ_y/_∂y dx dy dz - ^∂Φ_z/_∂z dx dy dz = ρ dx dy dz A

ρ( - A) = ^∂Φ_x/_∂x + ^∂Φ_y/_∂y + ^∂Φ_z/_∂z

l'eq. trovata contiene al suo interno l'eq. indefinita della statica.

A = 0 (condiz. statiche)

Φ_x = Φ_y = P_j,

ρx >= ^∂Φ/_∂x = grad ρ

ρ = grad ρ