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Corso di Laurea in Ingegneria Nucleare - Anno Accademico 1998-1999 |
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Lezioni del Corso di Termoidraulica |
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Docente: Prof. Francesco D'Auria |
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Lezioni di supporto tenute dal Dott. Ing. Walter Ambrosini |
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Data |
Aula |
Ora Inizio |
Ora Fine |
Ore |
Argomento |
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19-ott-98 |
C43 |
14.00 |
16.00 |
2.00 |
Lezione introduttiva. Modelli di fluido e tipi di moto in genere. Proprietà estensive ed intensive. Concetto di bilancio. Forma lagrangiana ed euleriana delle equazioni di bilancio. Strumenti matematici utili: teorema di Gauss e teorema del trasporto (regola di Leibnitz). Teorema del trasporto di Reynolds. |
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9-nov-98 |
C43 |
14.00 |
16.00 |
2.00 |
Equazioni integrali a parametri concentrati in fomra lagrangiana ed euleriana: massa, energia e quantità di moto. Cenno alle equazioni a parametri distribuiti. Equazioni differenziali: forma generale locale ed istantanea. Bilancio di massa e di quantità di moto. Teorema di Bernoulli e sue applicazioni. |
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10-nov-98 |
C43 |
16.00 |
19.00 |
3.00 |
Riepilogo della lezione precedente. Equazione di bilancio dell'energia. Esercitazione sull'uso delle tabelle dell'acqua e sulla tabella di Bridgman. Legge di Newton della viscosità. Viscosità. Fluidi newtoniani e non-newtoniani. Equazioni di Navier-Stokes: loro derivazione e casi particolari. Le equazioni di Eulero. |
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30-nov-98 |
C43 |
14.00 |
16.00 |
2.00 |
Euqazioni di Navier-Stokes in forma adimensionale. Numeri di Reynolds e di Froude. Problema di un film laminare su piastra piana. Moto laminare in un condotto circolare: legge di Poiseuille-Hagen.Fattori di attrito: fattore di Darcy-Weisbach e fattore di Fanning. |
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1-dic-98 |
C43 |
16.00 |
19.00 |
3.00 |
Cenni a vorticità, circolazione, moti rotazionali ed irrotazionali. Concetti di strato limite: strato limite laminare e strato limite turbolento. Separazione e suoi effetti sulla resistenza aerodinamica. Coefficiente di "drag" e sua dipendenza dal numero di Reynolds. Strato limite laminare ed equazioni dello strato limite: derivazione e soluzione per gradiente di pressione nullo (Blasius). |
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1-mar-99 |
C43 |
14.00 |
16.00 |
2.00 |
Ricapitolazione delle ultime lezioni. Richiami sui meccanismi di scambio termico: conduzione e convezione. |
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15-mar-99 |
C43 |
14.00 |
16.00 |
2.00 |
Richiami sui meccanismi di scambio termico: irraggiamento. Equazione di bilancio dell'energia termica in termini di temperatura; sua forma adimensionale. Numeri di Peclet e di Brinkmann. Strato limite termico e analogia con lo strato limite fluidodinamico. Numero di Stanton locale e sua relazione con il coefficiente di attrito. |
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22-mar-99 |
C43 |
14.00 |
15.00 |
1.00 |
Scambio termico in un condotto circolare con fluido in moto laminare: derivazione del caso con flusso termico di parete imposto. Lunghezza di sviluppo termico e numero di Graetz. Introduzione all'instabilità del moto laminare e alla transizione al moto turbolento. |
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29-mar-99 |
C43 |
14.00 |
16.00 |
2.00 |
Cenno alla transizione al moto turbolento in uno strato limite: cenno all'analisi di stabilità lineare del profilo di Blasius e relativa mappa di stabilità; transizione in condotti, getti, scie. Trattazione statistica del moto turbolento: variabili mediate e componenti fluttuanti; intensità di turbolenza. Equazioni di bilancio in termini di variabili mediate: termini di scambio molecolare e turbolento. Scambio di quantità di moto in moto turbolento: il tensore degli sforzi di Reynolds; diffusività turbolenta della quantità di moto; andamento della intensità di turbolenza in prossimità di una parete. |
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12-apr-99 |
C43 |
14.00 |
16.00 |
2.00 |
Cenno ai modelli per la diffusività turbolenta: di Boussinesq, della lunghezza di miscelamento (Prandtl), di von Karman, di Deissler. "Shear velocity" e adimensionali rilevanti in moto turbolento. Profilo universale di velocità. Profilo di velocità in un condotto in moto turbolento: legge di potenza ad 1/7. Fattori di attrito in moto turbolento: relazioni di Blasius, di McAdams e di Colebrook; diagramma di Moody. Perdite di carico concentrate: ordine di grandezza dei relativi coefficienti in casi tipici. Introduzione allo scambio termico in moto turbolento. |
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19-apr-99 |
C43 |
14.00 |
16.00 |
2.00 |
Scambio termico in moto turbolento. Diffusività termica turbolenta e flusso termico turbolento. Numero di Prandtl turbolento. Analogie di Reynolds e di Colburn. Scambio termico in convezione forzata. Numero di Stanton. Correlazioni di Colburn, di Dittus-Boelter, di Sieder-Tate, per fluidi organici e metalli liquidi. Correzioni per tubi corti. Diametro idraulico e diametro equivalente. Convezione naturale: equazioni di bilancio di quantità di moto in forma adimensionale. Numeri di Grashof e di Rayleigh. Convezione mista e formule per sovrapporre gli effetti della convezione naturale e della convezione forzata. |
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26-apr-99 |
C43 |
15.00 |
16.00 |
1.00 |
Applicazione delle equazioni di bilancio a parametri concentrati. Modello di equilibrio termico e sua applicabilità; equazioni di bilancio di massa ed energia; vincolo di volume rigido. Metodi di soluzione: 1) valutazione dello stato finale di un sistema dopo un incremento temporale; 2) valutazione del dp/dt. Cenno alla valutazione delle derivate delle proprietà di stato in funzione di b, Cp e k. |
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3-mag-99 |
C43 |
14.00 |
16.00 |
2.00 |
Esempi numerici di applicazione del modello di equilibrio termico: 1) estrazione di liquido o di vapore da una capacita' contenente miscela bifase in equilibrio termico; 2) simulazione di un insurge nel pressurizzatore di un PWR con il modello di equilibrio termico e discussione dei risultati ottenuti a fronte della dinamica attesa. |
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N. Lez. |
13 |
N. Ore |
26.00 |
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