Idraulica e Costruzioni Idrauliche - Introduzione alla fluidodinamica nelle tubazioni e nelle correnti, accenni di costruzioni idrauliche ed esercizi svolti

INTRODUZIONE

Contenuti:

Alcune importanti opere che andremo ad affrontare in idraulica sono le opere di sbarramento (dighe), che servono quando vogliamo costruire un serbatoio a monte, ovvero un bacino a valle. Gli scopi di tali costruzioni possono essere:

• produzione di energia idroelettrica;
• approvvigionamento idrico potabile;
• approvvigionamento idrico irriguo;
• contenimento delle inondazioni;
• coltivazione delle zone d'alveo;
• etc...

L'energia idroelettrica è tra le più pulite. Un flusso energetico si indica in:

m = ms

In media, in generale, è accettabile un salto minimo di 1000 W/m².

Le dighe devono essere progettate in modo che l’acqua nel serbatoio sia sufficiente a garantire un certo guadagno in termini di "energia verde". Inoltre, rispetta questo criterio essa emette controllata qualitativamente.

Meccanica dei fluidi, idraulica, idrologia

• Meccanica dei fluidi: studia il comportamento di un fluido descrivendo un campo di moto tridimensionale (o bidimensionale).
• Idraulica: nello sottoinsieme idraulica si studia il comportamento del fluido nei sistemi fissi e mobile.

Idrologia

Studia il ciclo idrologico a diverse scale che...

Fluido

E ogni sostanza che ha forma illimitata (fluisce) se...

Alcuni valori di misura

• Quanto è la massa di 1 m³ di atmosfera? ≃ 1 kg
• Quanto è la densità dell'acqua? ρ ≃ 1000 kg/m³
• Quanto vale la peso specifico dell'acqua? ρf = g * 9810 N/m³

Che cos'è la dimensione di una molecola di acqua? ≃ 4 m

Quanti metri sono 1 ft (feet)? 0,3058 m

Sistema Internazionale (SI)

Possiamo definire 4 grandezze:

• Lunghezza: L - m
• Massa: M - kg
• Temperatura: T - K
• Tempo: T - s

Dunque:

Lungo i piani orizzontali, la pressione ha SEMPRE lo stesso valore mentre muovendosi lungo l'asse verticale (z), cambia.

Se ad esempio ad un approfondimento di 3 m la pressione totale

P = 9810 c + 3 29430 Pa, se l'approfondimento fosse 10,33 m

P = 9810 c 10,33 101 325 Pa.

Molle legge di Pascale non esistono forze tangenziali.

Sulle superfici laterali degli oggetti della pressione normale che forma un diagramma trapezoidale: aumenta man mano che si scende verso il basso a parità di qualsiasi punto del pelo dell'acqua (aumento e approfondimento). Se esiste una spinta dal basso impartita dalla forza di spunto.

Tensione superficiale (σ):

Immaginiamo di prendere un volume specifico che racchiude un

sistema materiale (acqua), e lo adeguiamo variando la superficie, ma non la massa.

In ogni punto interno alla massa esiste un... di acqua in cui il lavoro totale delle forze è pari a 0.

Per spostare questo punto sulla superficie occorre compiere

un lavoro. La forza è cui otteniamo tale lavoro la chiamiamo

Tensione superficiale (σ):

Definizione: poiché tutto ciò che contiene la forma

^Δl = σ_{tensione superficiale} ( ¹/_r1 + ¹/_r2 )

Legge di Laplace

Questa legge vale sempre se tutte e tre curve su tutti i sistemi

τ = τ₀ + μ

μ = (U_s - U_p)

e anche in forma differenziale:

τ = μ

Passiamo a rappresentare alcuni tipi di fluido attraverso un grafico:

• fluido Bingham
• fluido pseudoplastico
• fluido newtoniano
• fluido dilatante

τ₀

λ =

Schemi di mezzo continuo

Il schema di mezzo continuo serve per definire le equazioni fondamentali

dei fluidi. Le nostre problematiche

trovare le equazioni che definiscono

del movimento di un corpo fluido

all’interno di un volume V

iniziamo considerando un punto

all’interno di tale volume. In questo modo si è trovata un elemento fluido

di tempo t pure in un elemento posizione

(un vettore)

X = (x, y, z) = (x₁, x₂, x₃)

Definiamo poi b come uno scalare generico

b = (x, t)

Un esempio di uno scalare può essere la densità o ancora la

temperatura. Oltre alle geometriche scalari dobbiamo introdurre

anche le geometriche vettoriali:

⟩b⬛ = ⟩(x, t)

Teorema di Trasporto di Reynolds

Cominciamo con i definiti di un fluido. Prendiamo

il sistema Il Teorema di Trasporto di Reynolds ci dice che se un

sistema E una forma'a che rimane ferma ci sono