Equilibrio Dinamico e Caratteristiche dei Fluidi

Equazione Globale dell'Equilibrio Dinamico

G + Π + M - M + I = 0

G = risultante delle forze di massa sulle particelle nel volume W

I = risultante delle inerzie locali

M = quantità di moto della massa fluida che attraversa la superficie A del volume W nell'unità di tempo

Π = risultante degli sforzi sul fluido attraverso la superficie di contorno

Questa equazione è valida per fluidi comprimibili e incomprimibili, e per moti laminari e turbolenti.

Formule Pratiche di Resistenza

Le formule pratiche di resistenza si basano sulla formula di Chezy per le correnti a superficie libera:

J = V² / C²Ri

Dove:

• J = pendenza idraulica
• V = velocità
• C = coefficiente di Chezy
• Ri = raggio idraulico

Altre formule pratiche includono:

• Kutter: C = 100 / (1 + (m / √Ri))
• Bazin: C = 87 / (1 + (m / √Ri))
• Gauckler Strickler: C = cR^1/6
• Manning: C = (1 / n) R^1/6

Caratteristiche e Tipologie di Fluidi Non Newtoniani

I fluidi non newtoniani non seguono la legge di Newton che lega lo sforzo tangenziale alla velocità di deformazione angolare.

Una categoria di fluidi non newtoniani soddisfa l'equazione reologica:

τ = f(dp / dt)

Dove:

• τ = sforzo tangenziale
• dp / dt = velocità di deformazione angolare

Si distinguono tre categorie di fluidi non newtoniani:

1. Fluidi con caratteristiche reologiche indipendenti dal tempo
2. Fluidi con legame sforzo-deformazione dipendente dalla durata dello sforzo o della deformazione
3. Fluidi elastoviscosi con caratteristiche sia di solidi che di fluidi

Regimi di Moto e Numero di Reynolds

Il regime di moto in un fluido dipende dal numero di Reynolds, che rappresenta il rapporto tra forze di inerzia e forze viscose:

Re = ρVL / μ = VL / ν

Dove:

• ρ = densità del fluido
• V = velocità
• L = lunghezza caratteristica
• μ = viscosità dinamica
• ν = viscosità cinematica

Per Re < 2300, il moto è laminare.

Per Re > 4000-5000, il moto è turbolento.

Per valori intermedi, il moto è di transizione.

Per tubazioni circolari di diametro D:

Re = (V * D / ν) = (V * P * D / μ)

Per sezioni rettangolari, il diametro equivalente è:

Deq = 4 * Area / Perimetro

Il Manometro Semplice

Il manometro semplice è un tubo a U riempito di liquido manometrico che collega un serbatoio all'atmosfera.

L'equilibrio delle pressioni fornisce l'affondamento h del liquido manometrico sotto il piano di riferimento.

Verifica dei Sistemi di Condotte: Metodo di Hardy Cross

Il metodo di Hardy Cross è un metodo iterativo per determinare le portate nei rami di una rete di condotte.

Si ipotizzano valori iniziali per le portate, si calcolano le perdite di carico e si correggono le portate fino a quando la somma delle prevalenze e delle perdite di carico è nulla.