Il con tenu to delcor soèquellotrad izion aledellafisicatecnicapressoquesta facoltà; com p rend e argo me n tistre ttamente termici(termod inami ca applicata e termofluidodinamica)che costitui-scono uncollegamento tra corsidel biennio(Fisica 2)e del triennio(Macchine); contiene argo-menti piùparticolari (illu mi notecnic aeacusticaapplicata)che di normanon vengo no ripresi in corsisuccessi vi.
REQUISITI
FisicaII,Meccanicadei fluidi.
PROGRAMMA Illuminotecnica
Grandezzefondamentali, fotometricheed energetich e. Sorgentieilluminamento.Curva di visi-bilità e campione fotometrico.Lampadeeloro efficienza .
Acustica applicata
Onde e propagazione dell'energia elastica. Audiogramma normale.Proprietàdei materiali.
Riverberazione.Isolamento acustico.
Termodinamica applicata
Sistemi, stati, trasformazioni. Principio di conservazione dell'energia,per sistemi chiusi e aper-ti.Energia interna e entalpia.Secondo principio della termodinamica,entropia,irreversibilità, exergia. Gas perfetti e gas quasi perfetti;proprietà.
Cicli diretti, indicatori delle prestazioni. Cicli ideali a gas (Otto,[oule, Diesel, Carnot e cicli rige-nerativi). Vapori e loro proprietà; ciclo Rankine diretto e provvedimenti miglioratividelle pre-stazioni.
Cicliinversi, a gas e a compressione di vapore. Effetto Ioule-Thomson, gasreali, liquefazione dell'aria.Miscele aria - vapore;diagramma di Mollier dell'aria umida.
Termofluidodinamica
Fenomeni di trasporto della massa, dellaquantità di moto e della energia. Principi di cons erva-zione.Resistenze al moto prodotto da differenzadi densità.
Conduzionetermica, legge di Fourier, conducibilità, equazionegeneraledella conduzionee applicazioni.Convezione, naturale e forzata.Analisi dimensionale. Analogia di Reynolds, modifica di Prandtl. Irraggiamento, leggi fondamentali, scambio termico tra corpi neri e grigi.
Scambio termico liminare e globale, resistenzatermica, analogo elettrico. Scambiatoridicalore, metodi di calcolo
LABORATORI E/O ESERCITAZIONI Illuminazioneartificiale di una strada.
Misura della potenzaacustica di una macchina. Ciclo [ouledire tto, conattriti.
Ciclo Rankine diretto, con rigenerazione e cogenerazione.
Misura della umidi tà relativa dell'aria.
Scambiotermico e resistenzeal moto in uno scambiatore di calore. 82
BIBLIOGRAFIA Testo di riferimento:
~
P. Anglesio, M.Calì, G.Y.Fracastoro,Esercitazioni di fisica tecnica, CELIO, Torino, 1983.(R 6? ~
ESAME
Prova orale basata sugli argomenti svolti a lezione e sulle relazioni scritte delle esercitazioni.
Possibile suddivisione in tre colloqui:illuminotecnica e acustica applicata, termodinamica applicata, termofiuidodinamica.
P2080 FLUIDODINAMICA
Daniela rORDELLA(Dipartimento di IngegneriaAeronauticae Spaziale, tel, 564.6812; e-mail:tordella@polito .it ;)
PRESENTAZIONE DEL CORSO
Questo insegnamento intende presentare una sintesi,rigorosa dal punto di vista fisico,ma con-cettualmente semplice,di una ampia parte della moderna dinamica dei fluidi. In particolare verrannoapprofonditi alcuni argomenti chiave quali: leequazion idel moto,ladinamica della vorticità,!'instabilitàela transizione alla turbolenza, la turbolenza pienamente sviluppata, la compressibilità'
COURSE INTRODUCTION Synthesis of the program.
First part the courseisintended toprovideanintrod uction tothe main branchesof fluid dyna-mics. The beginning is devoted to a discussion of the physical properties of fluids, then few particular topics are treated in a descriptive way to give an understanding of the phenomena with which fluid dynamics isconcerned.The kinematics of a flow field and the dynamical equations in the generaI form follow.The theories of flows at low Reynolds number and at large Reynolds number (and relatedsubjects such as separation and boundarylayers) are deve-loped.
Much emphasis is also given to keysubjects such as rotational flows of a fluid with internaI friction, linear stability and turbulence.
Second part: other topics will be treated in a monographic way.Among them there are the motion driven by buoyancy forces, thermal motions,flows in rotating systems, propagation phenomena, flows in collapsible ducts.
REQUISITI
Corsi di Analisi Matematica e Fisica
PROGRAMMA IMODULO
Considerazioni preliminari sulle proprietà fisiche dei moti fluidi.
Derivazione dei coefficienti di viscosità,conducibilità termica e diffusività di massa.
Descrizione fenomenologica di alcune configurazioni geometricamente semplici di moto:flusso nel canale e nel condotto circolare, flusso attorno al cilindro circolare indefinito, celle convetti-ve. Introduzione empirica dei numeri caratteristici (5 h, 0.5 ECTS).
Equazioni fondamentali dei sistemi fluidi continui.
Tensori della vorticità e della velocità di deformazione.Funzione di dissipazione, equaz ioni costitutive, fluidi newtoniani.Equazioni di Stokes-Navier.Normalizzazionedelle equazioni fondamentali: definizione dei numeri caratteristicieloro significato fisico. Modelli matematici semplificati.
Separazione o accoppiamento tra il moto del fluido e la diffusione del calore o della massa di una particolare specie (10 h, 1 ECTS).
Dinamica della vorticità.
Moti rotazionali ed irrotazionali.Flussi con potenziale, equazione di Bernoulli, paradosso d'Alambert. Strato limite viscoso e termico,separazione dello strato limite, resistenza di attrito
84
e di forma, corpi aerodinamici e corpi tozzi. Scie e getti:bilanci di quantità di moto.di massa e di energia; trascinamento da parte dei getti, effetto Coanda (15 h, 1.5ECfS).
Propagazione ondosaIlei fluidi: fondamenti.
Dinamica di un onda piana.Proprietà generali delle onde di piccola ampiezza .Equazione di d'Alembert.Ampiezza finita: espansione semplice,compressione e genesi degli urti (6 h, 0.6 ECfS)
Instabilitàe transizione alla turbolenza. Celllli alla descrizione della turbolenza iII termini statistici.
Teoria lineare dellastabilita'. Fenomenologiadellatransizionealla turbolenza . Na tu ra del moto turbolento.Equazionimediate.II concetto di Eddy.
Teoriadi Obukhov-Kolmogorof.Cadutairreve rsibile dell'energiameccanica verso la dissipa-zione, introduzionedei coefficienti turbolenti di trasporto:del calore,della quantità di moto, della massa di una specie chimica.
In termittenza e trascinamento.Flussi di taglioturbolenti(15 h,1.5 ECfS).
IlMODULO
Flussi termici:
equazioni di convezione (modello di Boussinesq),classificazionedei moti convettivi, convezio-ne forzata, convezioconvezio-ne libera e spiegazioconvezio-ne teoricadelle celle di Bènard (10 h, 1 ECfS).
Flussi stratificati:
concetti base, bloccaggio, onde di Lce, onde inerziali(6 h, 0.6ECfS).
FlussiiII sistemi rotanti:
concetti base, forze centrifughe e forze di Coriolis, flussi geostrofici e teorema di Taylor-Proudman, colonne di Taylor, strato di Eckman, stabilita' e onde inerziali, onde di Rossby (lO h, 1 ECTS).
Fenomenidi propagazione:
ond e di compressione o rarefazione, invarianti di Riemann e caratteristiche, onde d'urto.Onde di gravità, relazione di dispersione,velocità di fase e velocità di gruppo, propagazione dell'e-nergia, onde in condotti elastici(12 h, 1.2 ECfS).
Cenniai flussi iII condotti collassa bili, con particolare attenzione a problemi di bio -fluidodina-mica (12 h,1.2 ECfS).
LABORATORI E/O ESERCITAZIONI
Non sono previste ore dedicatealle sole esercitazioni. Esercizi vengono svolti nelle ore di lezio-ne, senza schema temporale prestabilto.
BIBLIOGRAFIA Testodi riferimento:
ti
D.J.Trìtton, Physical Fiuid-Dvnamics,Oxford University Press, 1988.Testidi approjondimento:
tiG.K.Batchelor, An introduciion to fIuid dy"amics,Cambridge University Press, 1967. 'A \ - L.D.Landau and E.M.Lifshitz, Flllid Mec1zallics, Pergamon Press, 1987.
{.Q <2Dht'V
ESAME colloquio orale.
85