Meccanica dei Fluidi

Viscosità cinematica

La viscosità cinematica descrive le proprietà comportamentali dei fluidi. Questa grandezza fisica completa il quadro generale per lo studio del campo di moto di un fluido in movimento, in quanto introduce la caratteristica fondamentale comune a tutti i sistemi aventi massa: l’inerzia. Nella definizione di viscosità dinamica si è visto come un fluido sottoposto a sforzo tangenziale …

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Viscosità dinamica

Le proprietà termofisiche del campo di moto dei fluidi sono efficacemente descritte dalla cosiddetta viscosità dinamica. Questa proprietà fornisce indicazioni sullo stato di legame intermolecolare del fluido, il quale inoltre, risulta essere dipendente dalla temperatura; infatti: nei liquidi all’aumentare della temperatura (e quindi dell’agitazione termica delle molecole) la viscosità dinamica diminuisce, in quanto i legami tra …

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Fluido reopectico (o reopessico)

Si definiscono fluidi reopectici (detti anche reopessici o reopettici) quei fluidi a comportamento dipendente dal tempo, che al contrario dei fluidi tissotropici, all’aumentare del tempo, gli sforzi tangenziali continuano a crescere fino a diventare, in qualche caso, talmente grandi al punto che il fluido assume l’aspetto ed il comportamento di un solido (la viscosità aumenta in funzione del tempo di applicazione …

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Fluido tissotropico (o tixotropico)

Si definiscono fluidi tissotropici (detti anche tixotropici) quei fluidi a comportamento dipendente dal tempo il cui sforzo tangenziale diminuisce gradualmente nel tempo, per tendere infine ad un valore limite, in corrispondenza del quale il fluido si comporta come newtoniano. I sistemi tissotropici, tipicamente, contengono particelle asimmetriche che mediante numerosi punti di contatto costituiscono, all’interno del mezzo, una certa …

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Fluido plastico alla Bingham

I fluidi che presentano comportamento di tipo plastico alla Bingham hanno velocità di deformazione nulla finché la sollecitazione tangenziale (forza di taglio) non supera un certo valore soglia (\(\tau_0\)), che prende il nome di “limite di scorrimento”. Superato questo valore, il fluido si comporta come newtoniano. L’equazione che rappresenta questo comportamento è l’equazione di Bingham: \[\tau = \frac{\partial \gamma}{\partial …

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Fluido non newtoniano

Si definiscono fluidi non newtoniani quei fluidi per cui la viscosità dinamica \(\mu\) è dipendente anche dalla velocità di deformazione: \[\mu =\mu (T,P,\dot{\gamma})\] Fondamentalmente si distinguono tre classi: fluidi le cui caratteristiche reologiche sono indipendenti dal tempo; fluidi per cui il legame fra sforzi e deformazioni dipende dalla durata dello sforzo o della deformazione; fluidi che possiedono alcune …

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Fluido newtoniano

Si definiscono fluidi newtoniani quei fluidi che sottoposti all’azione di sforzi defluiscono con una velocità di flusso che aumenta linearmente con l’aumentare dell’intensità degli sforzi applicati (lo sforzo è proporzionale alla velocità di deformazione). In questo caso la viscosità è costante e dipende solo dalla pressione e dalla temperatura. Per i fluidi newtoniani si osserva che: \[\tau=\mu\dot{\gamma}=\mu\dfrac{du}{dt}\] dove: …

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Fluido dilatante

Si definiscono fluidi dilatanti quella tipologia di fluidi (a comportamento indipendente dal tempo) in cui lo scorrimento inizia anche per azione di forze modeste; ovvero presentano comportamento opposto a quello dei fluidi pseudoplastici. La viscosità apparente aumenta con la velocità di deformazione: shear thickening. Il flusso dilatante è caratteristico delle sospensioni molto concentrate (oltre il 50% in peso) di …

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Fluido pseudoplastico

Si definiscono fluidi pseudoplastici quella tipologia di fluidi non newtoniani (a comportamento indipendente dal tempo) che presentano una forte resistenza al moto per piccole velocità, resistenza che però decresce al crescere della velocità; in altre parole il coefficiente di viscosità (\(\mu\)) diminuisce al crescere dello sforzo di taglio. A differenza dei fluidi newtoniani, il reogramma ha un andamento curvilineo …

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Regime turbolento

Un flusso di fluido dicesi in regime turbolento se il moto delle particelle assume un andamento fluttuante (moto instabile) che provoca un mescolamento di massa tra gli strati di fluido adiacenti; nel quale possiamo immaginare sovrapposti due tipologie di movimenti: di trasporto: che determina lo spostamento d’insieme della massa fluida; di agitazione: che comporta unicamente una irregolare …

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Regime laminare

Un flusso di fluido dicesi in regime laminare se per ogni strato di fluido, tutte le particelle percorrono la medesima traiettoria senza subire alcun mescolamento con le particelle degli strati di fluido adiacenti; ossia il moto nella condotta avviene ordinatamente per strati di fluido paralleli tra loro (sono assenti le componenti normali alla velocità).

Strato limite

Nell’ambito dei fenomeni di trasporto nelle sostanze fluide, si definisce strato limite (in inglese boundary layer) quella superficie che delimita una zona all’interno di un fluido adiacente ad una regione di separazione tra due fasi, in corrispondenza della quale si ha una brusca variazione di una grandezza fisica, che può essere la velocità, la temperatura, …

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Fluidodinamica

La fluidodinamica è quella parte della meccanica dei fluidi che studia il comportamento dei fluidi (ovvero liquidi e gas) in movimento. La risoluzione di un problema fluidodinamico comporta, in genere, la risoluzione di complesse equazioni differenziali per il calcolo di diverse proprietà del fluido, come, ad esempio, velocità, pressione, densità, e temperatura, in funzione dello …

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Numero di Rayleigh

Il numero di Rayleigh è un parametro adimensionale (prende il nome da John William Strutt Rayleigh) che esprime il rapporto tra tutte le azioni che contribuiscono positivamente al moto in un fluido (forza di galleggiamento \(F_g\)) e tutto ciò che invece si contrappone negativamente (viscosità \(\mu\) e diffusività termica \(\alpha\)): \[Ra=\dfrac{F_g}{\mu\alpha}\] Grazie ad esso è …

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Fluido

I fluidi costituiscono due dei tre principali stati di aggregazione della materia. Si definiscono fluidi tutti quei corpi materiali che, a causa della mobilità delle particelle che lo compongono, può subire delle grandi variazioni di forma sotto l’azione di forze di minima entità. In particolare, un fluido in quiete non oppone alcuna resistenza ai cambiamenti di forma. Classificazione …

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Numero di Reynolds

Il numero di Reynolds è un parametro adimensionale che rappresenta la contrapposizione tra la forza d’inerzia legata all’aumento di massa del fluido all’interno dello strato limite meccanico e la forza viscosa che tende a controllare il moto. Il moto dei fluidi si distingue in due tipologie principali: moto laminare e moto turbolento, la transizione del moto da …

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Numero di Froude

Il numero di Froude (Fr) è un numero adimensionale che mette in relazione la forza d’inerzia e la forza peso. Deve il suo nome a quello dell’ingegnere idrodinamico ed architetto navale inglese William Froude (1810 – 1879). Il numero di Froude ha un importante significato cinematico in quanto a seconda del valore che esso assume una corrente …

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