20-05-2024 - Energy systems - Notes on fluid dynamics [EN]-[IT]

~~~ La versione in italiano inizia subito dopo la versione in inglese ~~~

ENGLISH
20-05-2024 - Energy systems - Notes on fluid dynamics [EN]-[IT]

Hints of fluid dynamics
A conduit
A duct can be described as a volume bounded by a solid wall. A wall that does not allow fluid to escape. In this wall therefore there cannot be mass exchanges, but heat exchanges could still occur.

transfer and active ducts
Transfer ducts are ducts that have the simple function of connecting different organs, while active ducts are defined as such because they produce thermodynamic transformations.

Geometric characteristics of a duct
A fluid duct usually has a circular perimeter, while for ventilation the ducts also have a rectangular section.

characteristics of a varied motion of a fluid
The motion of a fluid is defined as varied when the physical parameters that characterize it, i.e. speed, density and pressure, are different from point to point in space. Furthermore, the varied motion of a fluid presumes that the three characteristics described above also change over time.

characteristics of a stationary motion of a fluid
The motion of a fluid is defined as stationary when speed, density and pressure do not vary over time. It should be noted that in stationary motion the quantities can be different from point to point.

characteristics of uniform motion of a fluid
We speak of uniform motion of a fluid when the physical variables (speed, density and pressure) do not vary over time (stationary motion) and are also constant in space.

flow lines and flow tubes
Flow lines
If we are referring to velocity, the streamlines are the envelope of the velocity vectors. Stream lines are also called streamlines.
Flow Pipes
The flow tube is like a surface impervious to the flow. By identifying any closed line in the input section, the set of all the flow lines passing through its points outlines a surface impervious to the flow, called a flow tube.

The trajectory of a fluid particle
Let's try to consider an extremely small flow tube, i.e. with a reduced section, so small that it becomes a point and we will thus have a flow line. In this way we are going to define a trajectory as each particle that crosses the input section always passes through the same positions.

what is flow rate
The flow rate is the quantity of fluid that passes through a section in a unit of time.
volumetric flow rate
If we refer to the quantity of volume we will talk about volumetric flow rate.

mass flow rate
If we refer to the quantity of mass we will talk about mass flow rate.

Where:
ρ = density of the fluid

the difference between the Lagrangian and Eulerian approaches
In fluid mechanics, physical phenomena are described through scalar or vector fields. There are 2 main ways to describe these fields, the Lagrangian and the Eulerian.
Lagrangian
The Lagrangian method describes the temporal variation of quantities following the motion of each particle.
Eulerian
The Eulerian method, once a position is fixed, describes what happens at that point as time passes.

the meaning of three-dimensional, two-dimensional and one-dimensional motion
The motions can be defined according to the spatial configurations of the main characteristics and these definitions are 3 and are defined as follows:
-Three-dimensional: when the quantities depend on all three spatial variables (x,y,z)
-Two-dimensional: when the quantities depend on 2 spatial variables (x,y). As an example we can take plane motions and axisymmetric motions.
-One-dimensional: when the quantities depend on only one spatial variable.

Conclusions
Fluid dynamics, in physics, is that part of fluid mechanics that studies the behavior of fluids in motion.

Request
Have you ever done fluid dynamics studies?

ITALIAN
20-05-2024 - Sistemi energetici - Cenni di fluidodinamica [EN]-[IT]

Cenni di fluidodinamica
Un condotto
Un condotto può essere descritto come un volume delimitato da una parete solida. Una parete che non permette la fuoriuscita del fluido. In questa parete quindi non ci potranno essere scambi di massa, ma comunque potrebbero avvenire scambi di calore.

condotti di trasferimento e attivi
I condotti di trasferimento sono condotti che hanno la semplice funzione di raccordo tra organi diversi, mentre i condotti attivi sono definiti tali perché producono trasformazioni termodinamiche.

Caratteristiche geometriche di un condotto
Un condotto per fluido solitamente presenta un perimetro circolare, mentre per l'aerazione i condotti sono anche a sezione rettangolare.

caratteristiche di un moto vario di un fluido
Viene definito vario il moto di un fluido quando i parametri fisici che lo caratterizzano, cioè velocità, densità e pressione, sono diversi da punto a punto nello spazio. Inoltre il moto vario di un fluido presume che le tre caratteristiche descritte prima cambino anche nel tempo.

caratteristiche di un moto stazionario di un fluido
Il moto di un fluido si definisce stazionario quando velocità, densità e pressione non variano nel tempo. Si precisa che nel moto stazionario le grandezze possono essere diverse da punto a punto.

caratteristiche di un moto uniforme di un fluido
Si parla di moto uniforme di un fluido quando le variabili fisiche (velocità, densità e pressione) non variano nel tempo (moto stazionario) e risultano costanti anche nello spazio.

le linee di flusso e i tubi di flusso
Linee di flusso
Se ci si riferisce alla velocità, le linee di flusso sono l'inviluppo dei vettori velocità. Le linee di flusso vengono chiamate anche linee di corrente.
Tubi di flusso
Il tubo di flusso è come una superficie impermeabile al flusso. Individuando, nella sezione d’ingresso una qualsiasi linea chiusa, l’insieme di tutte le linee di flusso passanti per i suoi punti si va a delineare una superficie impermeabile al flusso, chiamata appunto tubo di flusso.

La traiettoria di una particella fluida
Proviamo a considerare un tubo di flusso estremamente piccolo, cioè a sezione ridotta, così piccolo da diventare un punto ed avremo così una linea di flusso. In questo modo andiamo a definire una traiettoria in quanto ogni particella che attraversa la sezione di ingresso passa sempre attraverso le stesse posizioni.

cosa è la portata
La portata è la quantità di fluido che attraversa una sezione nell’unità di tempo.
portata volumetrica
Se si fa riferimento alla quantità di volume si parlerà di portata volumetrica.

portata massica
Se si fa riferimento alla quantità di massa si parlerà di portata massica.

Dove:
ρ = densità del fluido

la differenza fra l’approccio lagrangiano e quello euleriano
Nella meccanica dei fluidi i fenomeni fisici sono descritti attraverso campi scalari o vettoriali. I modi principali per descrivere questi campi sono 2, il lagrangiano e l’euleriano.
lagrangiano
Il metodo lagrangiano descrive la variazione temporale delle grandezze seguendo il moto di ciascuna particella.
euleriano
Il metodo euleriano, fissata una posizione, descrive ciò che accade in quel punto al passare del tempo.

il significato di moto tridimensionale, bidimensionale ed unidimensionale
I moti possono essere definiti a seconda delle configurazioni spaziali delle principali caratteristiche e queste definizioni sono 3 e sono così definiti:
-Tridimensionali: quando le grandezze dipendono da tutte e tre le variabili spaziali (x,y,z)
-Bidimensionali: quando le grandezze dipendono da 2 variabili spaziali (x,y). Come esempio possiamo prendere i moti piani e i moti assialsimmetrici.
-Unidimensionali: quando le grandezze dipendono da una sola variabile spaziale.

Conclusioni
La fluidodinamica, in fisica, è quella parte della meccanica dei fluidi studia il comportamento dei fluidi in movimento.

Domanda
Avete mai fatto degli studi di fluido dinamica?

THE END