Il contenuto del corso è quello tradizionale della fisica tecnica presso questa facoltà;comprende argomenti strettamente termici (termodinamica applicata e termofluidodinamica) che costitui-scono un collegamento tra corsi del biennio(Fisica2) e del triennio(Macchine);contiene argo-menti più particolari (illuminotecnicaeacustica applicata)che di norma nonvengono ripresi in corsisuccessivi.
REQUISITI
FisicaIl,Meccanica deifluidi.
PROGRAMMA Illuminotecnica
Grandezze fondamentali,fotometriche ed energetiche.Sorgenti e illuminamento.Curva di visi-bilità e campione fotometrico.Lampade e loro efficienza.
Acustica applicata
Onde e propagazione dell'energia elastica.Audiogramma normale.Proprietà dei materiali.
Riverberazione.Isolamento acustico.
Termodinamica applicata
Sistemi, stati,trasformazioni. Principio di conservazionedell'energia,per sistemichiusieap er-ti.Energia internaeentalpia.Secondo principiodella termodinamica,entropia,irreversibilità, exergia.Gas perfettie gasquasi 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 provvedimentimigliorativi delle pre-stazioni.
Cicli inversi, a gas e a compressione di vapore. Effetto Ioule-Thornson,gas reali,liquefazione dell'aria.Miscele aria - vapore; diagramma di Mollier dell'aria umida.
Termofluidodinamica
Fenomeni di trasporto della massa, della quantità di moto e della energia. Principi di conserva-zione.Resistenze al moto prodotto da differenza di densità.
Conduzione termica, legge di Fourier, conducibilità,equazione generale della conduzione e 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,resistenza termica, analogo elettrico.Scambiatori di calore, metodi di calcolo
LABORATORIE/O ESERCITAZIONI Illuminazione artificiale di una strada.
Misura della potenza acustica di una macchina.
Ciclo [oule diretto, con attriti.
Ciclo Rankine diretto,con rigenerazionee cogenerazione.
Misura della umidità relativa dell'aria.
Scambio termico e resistenze al moto in uno scambiatore di calore.
BIBLIOGRAFIA Testo di riferimento:
P.Anglesio, M. Calì, C.v. Fracastoro,Esercitazioni difisica tecnica,CELID, Torino,1983.
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,termofluidodinamica.
P2080 FLUIDODINAMICA
Daniela TORDELLA(Dipartimento diIngegneria Aeronauticae Spaziale, te!. 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 verranno approfonditi alcuni argomenti chiavequali: le equazioni del moto,la dinamica della vorticità,l'instabilità e la transizione alla turbolenza,la turbolenza pienamente sviluppata,la compressibilità'
COURSE INTRODUCTION Synthesis of the program.
First part:the course is intended to provide an introductionto the 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 is concerned.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 related subjects 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 drivenbybuoyancy forces,thermal motions,flows in rotating systerns,propagation phenomena, flows in collapsible ducts.
REQUISITI
Corsidi Analisi Matematicae 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,D.5ECTS).
Equazioni fondamentali dei sistemi fluidi continui.
Tensori della vorticità e della velocità di deformazione.Funzione di dissipazione,equazioni costitutive,fluidi newtoniani.Equazioni di Stokes-Navier.Normalizzazionedelle equazioni fondamentali:definizione dei numeri caratteristici e loro 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(ID 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
e di forma,corpi aerodinamici e corp i tozzi .Scie e getti: bilanci di quantità di moto.dimassa e di energia;trascinamento da partedei getti,effetto Coanda (15 h,1.5 ECTS).
Propagazione ondosa nei fluidi: fondamenti.
Dinamica di un onda piana.Proprietà generali delle onde di piccola ampiezza. Equazione di d'Alembert. Ampiezza finita:espansione semplice,compressione e genesidegli urti (6 h,0.6 ECTS)
Instabilità e transizione alla turbolenza. Cenni alla descrizione della turbolenza in termini statistici.
Teoria lineare della stabilita'.Fenomenologia della transizione alla turbolenza.Natura del moto turbolento.Equazioni mediate.Il concetto diEddy.
Teoria di Obukhov-Kolmogorof.Caduta irreversibiledell'energia meccanica verso la dissipa-zione ,introduzione dei coefficienti turbolenti di trasporto:del calore,della quantità di moto, della massa di una specie chimica.
Intermittenza e trascinamento.Flussi di taglio turbolenti (15 h, 1.5 ECTS).
IIMODULO
Flussi termici:
equazioni di convezione (modello di Boussinesq), classificazione dei moti convettivi, convezio-ne forzata, convezioconvezio-ne libera e spiegazioconvezio-ne teorica delle celle di Bènard(lOh,1 ECTS).
Flussi stratificati:
concetti base,bloccaggio, onde di Lec, onde inerziali (6 h, 0.6 ECTS).
Flussi in sistemi rotanti:
concetti base, forze centrifughe e forze di Corìolis, flussi geostrofici e teorema di Taylor-Proudrnan, colonne di Taylor, strato di Eckman,stabilita' e onde inerziali, onde di Rossby (lO h, 1 ECTS).
Fenomeni di propagazione:
ondedi 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,1.2ECTS).
Cenni ai flussi in condotti collassabili, con particolare attenzione a problemi di bio-fluidodina-mica (12 h, 1.2 ECTS).
LABORATORI E/O ESERCITAZIONI
Non sono previste ore dedicate alle sole esercitazioni.Esercizi vengono svolti nelle ore di lezio-ne, senza schema temporale prestabilto.
BIBLIOGRAFIA Testodi riferimento:
D.J.Tritton,PliysicalFluid-Dunamics, Oxford University Press, 1988.
Testi di approfondimento:
G.K. Batchelor,An iniroduction lofluid dynamics, Cambridge University Press, 1967.
L.D. Landau andE.M.Lifshitz,Fluid Mechanics, Pergamon Press, 1987.
ESAME colloquio orale.