Fenomeni di Trasporto (1° Modulo:Fluidodinamica) A.A. 2014/2015 Docente: Prof. Giuseppe Titomanlio collocazione: 1° semestre laurea magistrale in Ingegneria Chimica Contenuti: Elementi di idrostatica ed idrodinamica: tensione interfacciale. eq. di continuità, significato della derivata sostanziale. tensore degli sforzi e pressione, caratteristiche del tensore di sforzi. bilancio di quantità di moto fluidi newtoniani e non newtoniani: equazioni di Newton nelle nove componenti, fluidi non newtoniani, esempi di equazioni reologiche, soluzione di alcuni problemi di moto semplice per fluidi viscosi, dipendenza della viscosità temperatura e pressione, reometria in flusso a shear; equazioni di Navier-Stokes, eq. della vorticità. elementi di viscoelasticità: fenomenologia e fisica dei fenomeni, alcuni semplici modelli analogici, modello di Maxwell, comportamento dei fluidi in flusso di taglio ed in flusso elongazionale. adimensionalizzazione delle equazioni di Navier-Stokes: numero di Reynolds, eq. di Eulero e suoi limiti. flusso bidimensionale e funzione di flusso: traiettorie e linee di flusso, flusso viscoso intorno ad una sfera; funzione potenziale nella soluzione di problemi di moto per fluidi ideali, flusso ideale intorno ad un cilindro ed altre soluzioni del flusso potenziale. teoria della lubrificazione e sue applicazioni. strato limite cinematico: eq. di Eulero e teoria dello strato limite, strato limite per una lastra piana investita da una corrente, separazione dello strato limite, fattore di attrito per oggetti sommersi. l’eq. dell’energia e le sue forme particolari: trasporto convettivo di energia; l’eq. di bilancio di energia, forma euleriana e lagrangiana; l’eq. dell’energia meccanica; l’eq. dell’energia in termini di energia interna, di entalpia e di temperatura obiettivi il corso ha lo scopo di fornire le basi del trasporto di quantità di moto, calore e di materia, unificando l’approccio fisico e matematico. conoscenza e comprensione: l’allievo sarà in grado di comprendere i meccanismi alla base dei fenomeni di trasporto e di scomporre problemi complessi in problemi più semplici. conoscenza e capacità di comprensione applicate - analisi ingegneristica: acquisire familiarità la formulazione di bilanci differenziali di quantità di moto, di energia e di materia. conoscenza e capacità di comprensione applicate - progettazione ingegneristica lo studente sarà in grado di trovare soluzioni a problemi complessi di più variabili, introducendo le dovute semplificazioni basandosi ad esempio sull'analisi degli ordini di grandezza. autonomia di giudizio – pratica ingegneristica: durante il corso l’allievo sarà in grado di utilizzare un software per la soluzione di equazioni di trasporto. lo studente sarà in grado di formulare ed applicare i bilanci appropriati al sistema fisico in esame. semplificare problemi complessi attraverso la scomposizione in problemi più semplici avendo coscienza delle semplificazioni o approssimazioni introdotte. capacità trasversali - abilità comunicative: saper lavorare in gruppo ed esporre con l’aiuto di supporti informatici la soluzione ad un problema di trasporto di quantità di moto, di calore o di materia capacità trasversali - capacità di apprendere: le metodologie apprese durante il corso saranno la base per qualunque successivo approfondimento. prerequisiti sono prerequisiti indispensabili - i concetti di bilancio di quantità di moto, di energia e di materia sia su sistemi chiusi che su sistemi aperti - i concetti di coefficienti di trasferimento metodi didattici l’insegnamento contempla lezioni teoriche, esercitazioni in aula ed applicazioni al calcolatore. all’inizio del corso viene assegnato agli studenti, divisi per gruppi di lavoro, un progetto da sviluppare durante tutto lo svolgimento del corso. il progetto consiste nell’affrontare un problema di fenomeni di trasporto e di risolvere le equazioni risultanti con un programma agli elementi finiti. le dispense del corso e alcune esercitazioni svolte sono rese disponibili sul sito internet www.polymertechnology.it verifica dell'apprendimento la valutazione del raggiungimento degli obiettivi prefissati avverrà mediante una prova scritta e colloquio orale. è condizione essenziale per il raggiungimento della sufficienza la corretta formulazione dei bilanci di massa in presenza ed in assenza di reazioni chimiche, la capacità di leggere ed interpretare i principali diagrammi termodinamici, l’applicazione corretta delle relazioni di equilibrio fisico nel caso ideale, l'impostazione del calcolo di equilibrio chimico per reazioni gassose. lo studente raggiunge il livello di eccellenza se si rivela in grado di affrontare con consapevolezza problemi inconsueti o non espressamente trattati a lezione. la votazione dipenderà dal grado di maturità acquisito sui contenuti e gli strumenti metodologici esposti del corso, tenendo conto anche della qualità dell'esposizione scritta e orale e dell'autonomia di giudizio dimostrata. altre informazioni tutte le informazioni sul corso sono reperibili al sito web http://www.polymertechnology.it/fluidodinamica.htm testi Fenomeni di trasporto, Bird, Steward, Lightfoot, casa editrice ambrosiana (1970) Elementi di fenomeni di trasporto. Manuale per studenti di ingegneria, R.Mauri, casa editrice plus (2005)
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