Meccanica Dei Fluidi Emodinamica

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Pigazzini Riccardo

IVE

Meccanica dei fluidi

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Pigazzini Riccardo

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____________________________________________________________________________________ In copertina (da sinistra a destra): Linee di flusso e carchi di pressione sulla velatura di 2 imbarcazioni classe IACC in posizione di copertura (interazione fluidodinamica) di gran lasco sotto spinnaker (twa=135, bs=10kn), scie di vapore provenienti dalla zona pi esterna delle pale di unelica marina in regime parzialmente cavitante (tip cavitation), profilo cavitante con formazione di una nuvola di vapore nella zona di bassa pressione in un tunnel di cavitazione (v = 15m/s), carichi di pressione su di un bulbo di un imbarcazione IACC dotato di winglets posteriori, corona formata dallimpatto di una goccia con il pelo libero dellacqua, vortice forzato in un recipiente cilindrico trasparente.

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Indice: Meccanica dei fluidi:Prefazione ................................................................................................................... 6 Motivazione ................................................................................................................ 6 1.0 Introduzione ......................................................................................................... 7 1.1 I fluidi................................................................................................................ 7 1.2 La meccanica dei fluidi................................................................................... 10 1.3 Modelli e approssimazione ............................................................................. 10 2.0 Fluidostatica ....................................................................................................... 11 2.1 Equazione fondamentale della statica dei fluidi ............................................ 11 2.2 Legge di Stevino.............................................................................................. 11 2.3 Principio di Archimede .................................................................................. 12 2.4 Principio di Pascal .......................................................................................... 12 3.0 Fluidodinamica ................................................................................................... 14 3.1 Lequazione di continuit............................................................................... 14 3.2 Il teorema di Bernoulli ................................................................................... 14 3.2.1 Dimostrazione .......................................................................................... 15 3.3.1 Tubo di Venturi ....................................................................................... 16 3.3.2 Tubo di Pitot ............................................................................................ 17 3.3.3 Effetto suolo ............................................................................................. 18 3.3.4 Portanza ................................................................................................... 18 3.3.5 Resistenza aerodinamica.......................................................................... 19 3.3.5.1 La resistenza di forma....................................................................... 19 3.3.5.2 La resistenza dattrito ....................................................................... 19 3.3.5.3 La resistenza indotta ......................................................................... 19 3.3.5.4 Il rapporto portanza-resistenza ........................................................ 20 3.3.6 Leffetto Magnus...................................................................................... 20 3.4 Lo strato limite................................................................................................ 21 3.5 Il numero di Reynolds .................................................................................... 23 3.6 La cavitazione ................................................................................................. 25 3.7 Onde gravitazionali di superficie ................................................................... 27 4.0 Applicazioni allo sport della vela ....................................................................... 30 4.1 Introduzione.................................................................................................... 30 4.2 Nomenclatura della barca a vela.................................................................... 31 4.2.1 Scafo e appendici...................................................................................... 31 4.2.2 Larmo...................................................................................................... 32 4.2.3 La velatura ............................................................................................... 32 4.3 Le andature..................................................................................................... 33 4.4 Aerodinamica della vela ................................................................................. 34 4.4.1 La forma della vela .................................................................................. 34 4.4.2 La vela e la sua forza propulsiva ............................................................. 36 4.4.3 Forza e geometria della vela di bolina..................................................... 37 4.4.3.1 Forze aerodinamiche e idrodinamiche ............................................. 37 4.5 L idrodinamica dello scafo .............................................................................. 42 4.5.1 Flusso dell acqua intorno allo scafo e alle sue appendici....................... 42 4.5.2 Resistenza e portanza dello scafo e le sue appendici............................... 43 4.5.2.2 Resistenza dellonda............................................................................ 44 4.5.2.2.1 Velocit critica e planata .............................................................. 45

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4.5.2.3 I Profili idrodinamici .......................................................................... 47 4.5.2.4 Aliscafi a vela..................................................................................... 50 4.6 Glossario ......................................................................................................... 54 5.0 Altre importanti applicazioni nel campo navale ............................................... 56 5.1 L elica marina................................................................................................ 56 5.1.1 Dinamica dell elica.................................................................................. 56 5.1.2 Il passo...................................................................................................... 57 5.1.3 Coppia, spinta e potenza di unelica........................................................ 59 5.1.3.1 Progettazione inversa di unelica...................................................... 59 6.0 La fluidodinamica computazionale.................................................................... 61 7.0 Instabilit fluidodinamiche ................................................................................ 62 7.1 Instabilit di Kelvin-Helmotz......................................................................... 62 7.1.1 Il numero di Richardson ................................................................... 63 7.2 Vortici di Von Karman............................................................................. 63 7.2.1 Fenomeni legati ai vortici di Von Karman....................................... 64 7.2.2 Il Lock-in ........................................................................................... 64 7.2.3 Il Flutter ............................................................................................ 64 7.3 Instabilit di Rayleigh-Taylor .................................................................. 65 7.3.1 Il numero di Rayleigh ....................................................................... 65 8.0 Esperienze condotte in laboratorio .................................................................... 65 8.1 L esperienza della cavitazione....................................................................... 65 8.2 Preparazione ................................................................................................... 66 8.3 Risultati ottenuti ............................................................................................. 68 9.0 Bibliografia ......................................................................................................... 69 10.0 Conclusioni ....................................................................................................... 69 11.0 Ringraziamenti ................................................................................................. 70 LEmodinamica.......................................................................................................... 71 1.0 Introduzione ................................................................................................... 71 1.1 Il sangue .................................................................................................... 71 1.1.1 Costituenti del sangue ....................................................................... 71 1.1.1.1 Il plasma ......................................................................................... 71 1.1.1.2 Gli elementi figurati ........................................................................ 72 1.1.2 Comportamento reologico del sangue .............................................. 73 1.1.2.1 Co