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Esame di Fluidodinamica – 29.01.2016
nome: ............................. cognome: ................................ I = .....
Corso di Studio (Ing. Gestionale; Ing. Meccanica: corso A, corso B): ...................................
-
La paratia ABCDE in figura è incernierata in A ed è composta dai tratti rettilinei AB, CD e DE, e da un quarto di circonferenza, BC. La paratia è bagnata da acqua e da aria in pressione (pτ = (10 + I/5) kPa). Si conoscono i seguenti dati geometrici: h = (0.3 + I/100) m, R = (0.5 + I/100) m, L = (1.5 + I/100) m, H = (0.7 + I/100) m, α = 60°, b = 1 m (b perpendicolare al disegno). Valutare le componenti, Fx e Fy, della forza complessiva che i fluidi esercitano sulla paratia, nonché il braccio di questa rispetto alla cerniera A, bA.
Valutare, infine, la forza F da applicare in E per garantire l’equilibrio della paratia.
- Fx = ............... kN
- Fy = ............... kN
- bA = ............... m
- F = ............... kN
-
La lastra piana in figura è investita da una corrente non uniforme di aria (ρ = 1.2 kg/m3, μ = 1.8 · 10-5 kg/(m·s)) con U(y) = α y2 (U in m/s con y in m; origine dell’asse y in C). Si consideri il flusso laminare, stazionario e bidimensionale, con validità della soluzione di Blasius. La lastra, di dimensioni L = (90 + I) cm, b = (1 + I/40) m, è incernierata in O e collegata all’estremo opposto ad una molla di costante elastica K = 1000 N/m. Sapendo che h1 = (50 + I) cm e h2 = 60 cm, e che lo spessore di spostamento nel punto A vale δA = (3 + I/50) mm, valutare la velocità UA in corrispondenza dell’ordinata di A, la resistenza complessiva, D, esercitata dal fluido sulla lastra nonché la deformazione Δ della molla.
- UA = ............... m/s
- D = ............... mN
- Δ = ............... mm
-
In un circuito chiuso, in cui sono presenti una pompa e una turbina, fluisce una portata di acqua (ρ = 1000 kg/m3, ν = 1.13 · 10-6 m2/s) pari a Q = (20 + I/5) m3/h. Il lavoro all’unità di massa assorbito dalla pompa dipende dalla portata secondo la relazione Lp = (1600 − 100000 Q) J/kg, con Q in m3/s. Il circuito è realizzato con una tubazione in acciaio commerciale di diametro D = (60 + I/2) mm, ha una lunghezza complessiva pari a (50 + I/2) m e presenta quattro gomiti avvitati a novanta gradi. Nelle condizioni in esame, le perdite fluidodinamiche nella pompa sono pari a Yp = (100 + I) J/kg, mentre quelle nella turbina sono pari al 20% del lavoro all’unità di massa nella turbina, Lt. In tali condizioni, valutare la potenza fornita alla turbina, Pt, e la variazione di pressione Δpt ai capi della turbina, quando si trascurino le variazioni di quota tra monte e valle della stessa (Specificare il valore del coefficiente d’attrito, f = ..............., e del coefficiente di perdita nei gomiti, Kg = ...............).
Volendo ridurre la portata, si agisce su una valvola di regolazione che introduce una perdita di carico concentrata con Kv = 8; supponendo che la relazione tra Lp e Q resti valida, che il lavoro in turbina resti invariato e che le perdite di carico nella pompa e nella turbina siano proporzionali al quadrato della portata, determinare il nuovo valore di portata, Q’ , e la differenza di pressione Δp’p ai capi della pompa (Specificare il nuovo valore del coefficiente d’attrito, f’ = ...............)’. trascurare la variazione di quota ai capi della pompa).
- Pt = ............... kW
- Δpt = ............... kPa
- Q’ = ............... m3/h
- Δp’p = ............... kPa
I=10
Pf=12000 Pa h'=2,02362 m
h=0,4 m R=0,6 m L=1,6 m
H=0,8 m α=60° b=1 m
pr+ρgH=ρg h' → ho= pr+ρgH/ρg=2,02362 m
F1= pr h (H-R)/sin α)=277,28 N
F2=( pr+ ρg HR/sinα) b=2997,76 N
F3=( pr+ρg (H-R+x/2)) Rb=10142,1 N
F4=ρg h'i · R=11407,4 N
F5=ρg h'i · L=31753 N
F6=ρg h'o/2 · l=20080,8 N
W=ρg (R2-LR2)=757,656 N
x +991,76/ sin α(F1+F2)−F3+F6 = +49,41 kN
Fy=F5+F4−W · cosα(F1F2) =40521 N →(+ 40,52 kN)
F=2092,6 N → bx = + Fb1+FF2bf3Fb3Fb4Fb5F6bw
b1=0,11527
b2=0,194318
b3=0,077405
b4=0,06906
b5=1,16906
b6= +0,32746 mm → +0,0181
bw=0,0969193
bm=9,9754 m
ATTENTO ALLA POSIZIONE DELLE FORZE
ρ = 1000 kg/m3
V1 = 1,13 · 10-6 m3/s
Q = 6,111 · 10-3 m3/s
γT = 0,2 | LT
PE = ? ΔPE = ?
Lp = 1600 - 1000 cc g
ME.CdKH.L D = 0,065
ℓ/D = 0,000692307 [ℓ]
YP = 110 g / vg
L = 55m
LP = 988,9 ℓ/kg
μ = 1,8416 μ/s
tan 1.1
LT + LP YP + Yγ + Yo
Yγ = μ2/2 (4 · Kg) = 10,1745 γ/kg
LT(-1,2) + LP = YP + YC + YD
LP = 701,506 /γ kg
PE = ρQγLT = 4286,9 W
PE = 4,287 kW
ΔP/ρ = +LT+Yr => ΔP = ρ ( Yt+Lt)
ΔPT = 841,8 kPa
b3 = m (1/2 + pg cosα L2 h3 / b)1/3 = 0.453334 m
bw = L2+ ∫ x ds = ∫ x (h-4) dxL4 = ∫ x (h-x-z) dx
m 3.33418 m
bA = (Fb b1 + F2 b2 - Fm h / b2)4 - W bw/F
bA = 0.8576 [0.8576]
FR = Fb = D
F = 28.212
MA = 0
bb = L cosα + h / 2 sinα
L1/2 - 0.5L1
H = 0.602 m
R2 = 0.202 m
R1 = 0.102 m
ω = 7.45
hm* = 0.442 m
p0 = 1010 Pa
∇ p + ρf = ρa
- r) -∂p/∂r + ρω2r = 0
- θ) 1/r ∂p/∂θ = 0
- z) ∂p/∂z = ρg
→ dp = 0 → ρω2rdr - ρgdz = 0 → ω2r dr = ρgdz
dz = ω2r/ρg dr → z(r) = ∫RR2 ω2/g rdr = ω2/g [ ... ]
z(r) / ∫0r ω2/g rdr = ω2 /2g r2 + c
z(r) = ω2r2/2g + c → hm* = ω2R22/2g + c → c = hm* - ω2R12/2g
z(r) - ω2/2g (r2 - R12) + hm*
hm* = 0.54 m
dv = r dr dθ z(r)