Energy Engineering - Meccanica dei fluidi

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POLITECNICO DI MILANO Prova di Meccanica dei Fluidi per Allievi Ingegneri Energetici 9 Febbraio 2021 1) Il pistone cilindrico di diametro D e lunghezza  mostrato in figura (di peso trascurabile) è libero di traslare all’interno del manicotto ed è collegato a un’asta rigida vincolata da un incastro. Nel l’ipotesi di incomprimibilità e continuità di tutti i fluidi contenuti nel serbatoio : Determinare il valore massimo che può assumere la lettura Δ del manometro semplice e in questa condizione determinare la forza F che si scarica sull’incastro. Disegnare la distribuzione della pressione nel serbatoio. Sono note tutte le dimensioni geometric he del sistema (D, , h1, h 2); i pesi specifici dei fluidi ( e 2), e del liquido manometrico (m). 2) Si consideri il sistema di condotte rappresentato in figura. Note: la quota z B , i diametri delle luci, de1, d e2, la lettura del manometro Δ e il peso specifico m, le proprietà del fluido circolante (  e ν), le caratteristiche delle condotte, L i, D i, ri (i = 1, ..., 5) , il rendimento η della macchina (di tipologia incognita) , il modulo della spinta S esercitata dal g etto uscente dal serbatoio di sinistra sulla paratoia semicilindrica (si consideri il getto come un fluido ideale e con velocità costante tra le sezioni E ed E ’). Determinare : (1) le portate circolanti nel sistema; (2) le quote z A e z C (3) l’indicazione n del manometro metallico; (4) il tipo di macchina e la potenza (erogata o assorbita) dalla mac china . Disegnare : linee dei carichi totali e linee piezometriche. gas F h1  D  h2 γ2 γm γ1 ℓ POLITECNICO DI MILANO Prova di Meccanica dei Fluidi per Allievi Ingegneri Energetici 9 Febbraio 2021 Domande di teoria 1. Descrivere l’utilizzo del tubo di Pitot per la misura della velocità di una corrente. Si analizzi il sistema in figura: si disegnino le posizioni di h 2 in entrambi i casi proposti e si ricavi il valore di velocità nei punti P e P’ sotto l’ipotesi di: (1) moto laminare; (2) moto turbolento. 2. Si consideri una corrente in moto uniforme che investe il corpo tozzo rappresentato in figura. (1) Scrivere l’espressione analitica per il calcolo delle forze risultanti di Drag e Lift . (2) Descrivere e rappresentare graficamente la distribuzione delle pressioni lungo la superficie di traccia A - B-C-D-E nei casi di - fluido ideale; - fluido reale (strato limite laminare); - fluido reale (strato limite turbolento). 3. Discutere opportunità e limiti della risoluzione numerica delle equazioni di Navier Stokes. Indicare l’ordine di grandezza del numero di punti di griglia necessari per la modellazione di un problema fluidodinamico caratterizzato da Re = 10 6.