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INGEGNERIA FLUVIALE E IMPIANTI IDROELETTRICI

Corso Ingegneria per la gestione sostenibile dell'ambiente e dell'energia LM-35
Curriculum GESTIONE ENERGETICA SOSTENIBILE
Orientamento Orientamento unico
Anno Accademico 2021/2022
Crediti 6
Settore Scientifico Disciplinare ICAR/02
Anno Primo anno
Unità temporale Secondo semestre
Ore aula 48
Attività formativa Attività formative caratterizzanti

Canale unico

Docente VINCENZO FIAMMA
Obiettivi Il corso di Ingegneria Fluviale e Impianti Idroelettrici approfondisce le conoscenze di base incontrate nel corso di Idraulica, ampliandone la visione teorico-interpretativa per arrivare a considerazioni essenziali per la figura dell’ingegnere. I temi principali del corso sono le acque superficiali (Correnti a superficie libera) e il moto vario nelle correnti in pressione (Colpo d’ariete). Data l'importanza della sperimentazione di laboratorio nei problemi idraulici, un altro argomento centrale è la teoria della modellazione; sono previste delle lezioni ed esercitazioni relative alla modellazione fisica e numerica di fenomeni idraulici (Similitudine e Modelli). Nel corso verranno descritti e analizzati gli impianti Idroelettrici ad alta caduta e piccola portata. Il corso prevede, oltre alle ore di lezione, alcune ore di esercitazione per l’applicazione delle nozioni teoriche a problemi reali che possono interessare l’ingegnere civile.

Modalità valutazione
La prova d’esame consiste in una prova orale. La prova orale consisterà in un colloquio in cui verranno anche valutate e discusse le esercitazioni sugli argomenti pratici del corso.
La prova orale ha lo scopo di verificare il livello di conoscenza e di comprensione dei contenuti del corso e di valutare l'autonomia di giudizio, la capacità di apprendimento e l'abilità comunicativa.
L’esito dell’esame dipenderà dalla prova e della valutazione delle esercitazioni. Il voto finale sarà attribuito secondo il seguente criterio di valutazione:
30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, eccellente proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
28 - 30: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
24 - 27: conoscenza degli argomenti con un buon grado di padronanza, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, buona capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze per risolvere i problemi proposti;
20 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti ma limitata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, più che sufficiente capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
18 - 19: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio tecnico, sufficiente capacità interpretativa, sufficiente capacità di applicare le conoscenze di base acquisite;
Insufficiente: non possiede una conoscenza accettabile degli argomenti trattati durante il corso.

ENGLISH VERSION
The course of River Engineering and Hydroelectric Plants analyses thoroughly the basic knowledge of the course of Hydraulics, increasing the theoretical-practical aspects in the view of the engineer. The main themes of the course are flow on open channels and the unsteady flow in the current pressure (water hammer). Due to the importance of laboratory experimentation, the course is provided for the lessons and exercises related to physical and numerical modeling of hydraulic phenomena (Similarity and Models). The course will be described and analyzed Hydroelectric plants high head and small capacity. The course includes, in addition to theoretical class, a few hours of exercise for the application of theoretical concepts to real problems that can be of practical interest for civil engineers.
Programma Proprietà e statica dei fluidi (1 credito)
Definizione di liquido. Grandezze dell’idraulica. Densità e peso specifico. Comprimibilità. Viscosità. Regimi di movimento. Sforzi interni nei liquidi in quiete. Equazione indefinita dell’idrostatica. Carico piezometrico. Strumenti di misura delle pressioni. Spinta su superfici piane. Equazione globale dell’equilibrio idrostatico. Spinta su superfici curve. Equilibrio dei corpi immersi. Stabilità dei corpi galleggianti.

Liquidi perfetti (1 credito)
Velocità e accelerazione. Elementi caratteristici del moto: traiettorie, linee di corrente. Tipi di movimento. Equazione di Eulero. Proiezione dell'equazione di Eulero lungo la tangente, la normale e la binormale di un punto di una traiettoria. Distribuzione della pressione nel piano normale. Correnti lineari. Il teorema di Bernoulli: interpretazione geometrica ed energetica del teorema di Bernoulli; applicazione del teorema di Bernoulli a processi di efflusso. Potenza di una corrente. Estensione del teorema di Bernoulli ad una corrente. Equazioni del moto vario per liquido perfetto: integrazione lungo una traiettoria e lungo una linea di corrente. Studio dell'avviamento del moto in una condotta. Studio delle oscillazioni di un pozzo piezometrico. Equazioni globali di equilibrio in condizioni dinamiche. Azioni dinamiche sulle turbine Pelton. Stramazzi: stramazzo Bazin; diga tracimante; stramazzo in parete grossa.

Modelli idraulici (0.5 crediti)
Analisi dimensionale: teorema Buckingham e sue applicazioni. Cenni sui modelli idraulici. Similitudine di Reynolds. Similitudine di Froude.

Fluidi reali (1 credito)
Equazione di Navier-Stokes. Equazione globale di equilibrio per un liquido reale. Applicazione dell'equazione di Navier al moto laminare: moto tra due piastre; moto in condotta circolare; moto in sezione rettangolare larga. Il moto turbolento: esperienza di Reynolds; equazione di equilibrio globale per il moto turbolento; genesi delle tensioni turbolente; distribuzione della velocità nella sezione circolare; indice di resistenza e sue espressioni per il tubo liscio e il tubo scabro; diagrammi di velocità in funzione dei parametri caratteristici del moto turbolento; formula di Colebrook; diagramma di Moody; problemi di progetto e di verifica risolti con il diagramma di Moody e con curve ausiliarie; dipendenza della perdita di carico per unità di lunghezza di tubazione dal diametro e dalla portata per i diversi tipi di moto; formule pratiche per il moto turbolento.

Moto vario nelle correnti in pressione (1 credito)
Impianti Idroelettrici. Il colpo d'ariete: descrizione del fenomeno; equazione del moto; equazione di continuità; integrali generali del colpo d'ariete; equazioni concatenate; determinazione del sovraccarico all'otturatore e in una generica sezione; formula di Allievi-Michaud.

Correnti a pelo libero (1,5 crediti)
Generalità. Il moto uniforme; caratteristiche energetiche della corrente in una sezione; alvei a debole e forte pendenza; carattere cinematico dei due tipi di movimento; correnti in moto permanente; profili del pelo libero; risalto idraulico. Esempi Applicativi

ENGLISH VERSION
Properties of fluids and hydrostatic
Definition of liquid. Hydraulics quantities: definitions. Density and specific gravity. Compressibility. Viscosity. Flow regimes. Hydrostatic stress within liquids. Unspecified hydrostatics equation. Piezometric head. Measuring pressure instruments. Pressures on plane surfaces. Hydrostatic equation of global equilibrium. Pressures on curved surfaces. Equilibrium of submerged bodies. Stability of a floating body.

Perfect liquids
Velocity and acceleration. Characteristic elements of the fluid motion: trajectories, current lines. Types of movement. Euler equation. Euler equation tangent, normal and binormal to a point of the trajectory. Pressure distribution in the normal plane. Linear currents. Bernoulli's theorem: geometric and energetic interpretation of Bernoulli's theorem, application of Bernoulli's theorem to outflow processes. Power of a current. Extension of the Bernoulli theorem to a current. Equations of unsteady flow for perfect fluid. Problems of starting flow in a pipeline. Study of oscillations of a piezometric well. Global equilibrium equations in dynamic conditions. Dynamic actions on Pelton turbines. Weirs: Bazin weir, overflowing dam; weir in big wall.

Hydraulic models
Dimensional Analysis: Buckingham theorem and its applications. Notes on hydraulic models. Reynolds similarity. Froude similarity.

Real fluids
Navier-Stokes equation. Global equilibrium equation for a real fluid. Application of the Navier-Stokes equation to the laminar flow: motion between two plates; motion in a circular conduct; motion in a large rectangular section. The turbulent motion: the experience of Reynolds; global equilibrium equation for the turbulent flow; genesis of the turbulent tensions; velocity distribution in the circular sections; resistance index and its expressions for smooth tube and rough tube; diagrams of velocity as a function of characteristic parameters of the turbulent motion; formula of Colebrook; Moody diagram; design and testing problems solved with the Moody diagram and with the auxiliary curves; dependence of the pressure drop per unit length of pipeline by the diameter and on the hydraulic discharge for different types of motion; practical formulas for the turbulent motion.

Unsteady flow
Hydroelectric plants. Water hammer: description of the phenomenon; equation of motion, continuity equation, general integrals of water hammer; connected equations; determination of the overload at the shutter or in a generic section; formula of Allievi-Michaud.

Flow on open channels
Flow on open channels: general overview. The uniform flow. Energy characteristics of the current in a section. Channels with weak and strong slope. Kinematics of the two movements. Currents in permanent motion; profiles of the free surface; hydraulic jump. Practical examples.


Testi docente CITRINI D., NOSEDA G., Idraulica, Casa Editrice Ambrosiana Milano.
MARCHI RUBATTA, Meccanica dei Fluidi, Ed. UTET.
Erogazione tradizionale
Erogazione a distanza
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta No
Valutazione prova orale
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto No
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No

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