Transcript Complementi di idraulica - dicar - Università degli Studi di Catania

Università degli Studi di Catania-­‐ Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile delle Acque e dei Trasporti (LM-­‐23) (Curriculum: Ingegneria delle acque) Anno Accademico 2013 -­‐ 2014 INSEGNAMENTO DI COMPLEMENTI DI IDRAULICA Docente del corso: Prof. Giuseppe Pezzinga Stanza N° 11 – Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Sezione: Ingegneria idraulica e sanitaria-­‐ambientale Tel. 095738-­‐2708, e-­‐mail: [email protected] Sito Web personale: http://www.dica.unict.it/users/gpezzing/ OBIETTIVI DEL CORSO Il corso ha la finalità di fornire conoscenze di modelli matematici dell’idraulica e di sviluppare capacità di applicarli a casi schematici rappresentativi di problemi di moto dei fluidi nell’ingegneria delle acque, con comprensione delle ipotesi di base e delle approssimazioni di calcolo. ANNO E PERIODO Primo anno (secondo periodo) NUMERO DI CFU 9 PROPEDEUTICITÀ -­‐ TESTI DI RIFERIMENTO MATERIALE DIDATTICO
1.
Montuori C., Complementi di idraulica, CUEN, Napoli. 2.
Pezzinga G., Elementi di idraulica numerica, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Università di Catania. 3.
Citrini D., Noseda G., Idraulica, CEA, Milano. 4.
Marchi E., Rubatta, A., Meccanica dei fluidi, UTET, Torino http://www.dica.unict.it/users/gpezzing Sono previste le seguenti esercitazioni di tipo numerico. ESERCITAZIONE
ESAMI DI PROFITTO
1. Verifica di una rete di condotte in pressione con il metodo di Cross. 2. Verifica di una rete di condotte in pressione con il metodo nodale. 3. Progetto di due condotte in serie con il metodo per tentativi. 4. Progetto di una rete di condotte con la programmazione lineare. 5. Calcolo di un profilo di corrente in moto permanente. 6. Calibrazione della scabrezza in un alveo fluviale. 7. Dimensionamento di uno sfioratore laterale. 8. Verifica di un impianto di sollevamento con cassa d'aria con l’ipotesi anelastica. 9. Verifica di un impianto di sollevamento con cassa d'aria con l’ipotesi elastica. 10. Calcolo numerico dell'onda conseguente ad un crollo di diga. 11. Verifica di un serbatoio di laminazione 12. Calcolo della filtrazione in un acquifero artesiano. Prove d’esame L’esame consiste nella stesura di un elaborato tecnico e in una prova orale. C.L. Magistrale in Ing. Civile delle Acque e dei Trasporti (LM-­‐23) Modalità di iscrizione ad un appello d’esame Complementi di idraulica La prenotazione per un appello d’esame è obbligatoria e deve essere fatta esclusivamente via internet attraverso il portale studenti entro il periodo previsto. PROGRAMMA DELL’INSEGNAMENTO 1. INTRODUZIONE Obiettivi del corso -­‐ Osservazione diretta, modellazione -­‐ Modelli fisici, modelli analogici, modelli matematici -­‐ Analisi sperimentale, analisi teorica -­‐ Interpretazione numerica -­‐ Introduzione ai metodi numerici e alla programmazione. 2. MOTO UNIFORME IN CORRENTI IN PRESSIONE E A SUPERFICIE LIBERA
Risoluzione dei problemi di verifica in condotte a sezione circolare – Profili di velocità in condotte a sezione circolare -­‐ Estensione delle leggi di resistenza a sezioni non circolari -­‐ Alvei con sezione composta – Alvei con pareti di scabrezza diversa – Valutazione della scabrezza negli alvei naturali.
3. VERIFICA DI RETI DI CONDOTTE IN PRESSIONE Generalità – Metodi basati sulle maglie -­‐ Metodo nodale -­‐ Analisi dell'elemento -­‐ Equazione della matrice elementare -­‐ Tubazioni, pompe, valvole -­‐ Assemblaggio della matrice globale -­‐ Imposizione delle condizioni al contorno -­‐ Soluzione del sistema di equazioni -­‐ Analisi lineare -­‐ Metodo di Newton -­‐ Coefficienti di rilassamento. 4. PROGETTO DI RETI DI CONDOTTE IN PRESSIONE Generalità -­‐ Dimensionamento di reti aperte o ad albero -­‐ Sistema lineare nei dislivelli -­‐ Equazioni di minimo costo -­‐ Progetto mediante programmazione lineare -­‐ Il metodo del simplesso -­‐ Dimensionamento di reti chiuse o a maglie -­‐ Progetto mediante programmazione non lineare -­‐ Metodo semplificato. 5. CORRENTI A SUPERFICIE LIBERA IN MOTO PERMANENTE Generalità -­‐ Equazione del moto -­‐ Schemi alle differenze finite espliciti e impliciti -­‐ Integrazione delle equazioni: alvei prismatici, alvei naturali, alvei a sezione composta -­‐ Il programma HEC-­‐RAS -­‐ Correnti con portata variabile: sfioratori, canali di gronda – Dispositivi di regolazione e controllo. 6. CORRENTI IN PRESSIONE IN MOTO VARIO Generalità -­‐ Oscillazioni di massa -­‐ Equazione del moto -­‐ Esempi applicativi -­‐ Schema di Runge-­‐Kutta per sistemi di equazioni differenziali -­‐ Moto vario elastico -­‐ Equazioni del moto -­‐ Metodo delle caratteristiche -­‐ Possibili schemi alle differenze finite -­‐ Condizioni al contorno – Limiti di validità. 7. CORRENTI A SUPERFICIE LIBERA IN MOTO VARIO Generalità -­‐ Equazioni del moto -­‐ Metodo delle caratteristiche -­‐ Schemi alle differenze finite espliciti e impliciti -­‐ Schemi espliciti di secondo ordine -­‐ Schema di Mac Cormack -­‐ Criterio di stabilità di Courant -­‐ Crollo di diga -­‐ Modelli bidimensionali -­‐ Semplificazioni possibili per le onde di piena -­‐ Modello cinematico -­‐ Modello parabolico -­‐ Equazione dei serbatoi -­‐ Laminazione di un’onda di piena. 8. MOTO DELLE ACQUE SOTTERRANEE Generalità -­‐ I fenomeni di filtrazione -­‐ Equazioni del moto -­‐ Il metodo delle differenze finite per i problemi di filtrazione -­‐ Moto permanente -­‐ Moto vario – Dispersione degli inquinanti negli acquiferi. 9. TRASPORTO SOLIDO Generalità – Profili di velocità -­‐ Condizioni critiche: inizio del trasporto solido – Abaco di Shields -­‐ Granulometria non uniforme – Influenza della pendenza – Correzione per basso grado di sommergenza -­‐ Formule per il trasporto di fondo – Cenni al trasporto in sospensione – Evoluzione degli alvei – Fenomeni localizzati Programma A.A. 2013-­‐14 Testo 2 Testo 1
Testo 2, Testo 3 Testo 2, Testo 3 Testo 1, Testo 2, Testo 3 Testo 2, Testo 3 Testo 1, Testo 2 Testo 2, Testo 3 Testo 4 Pagina 2 di 2