Le **misure fluidodinamiche** analizzano il comportamento dei fluidi in movimento in contesti industriali, civili e di ricerca. La caratterizzazione dei campi di velocità e di [[pressione]] consente di risolvere problemi di fluidodinamica interna ed esterna, mentre la determinazione della portata quantifica il trasferimento di massa o volume nel tempo. ```mermaid graph LR A(Misure fluidodinamiche) --> B(Campi di moto) A --> C(Misure di portata) B --> D(Velocità e pressione) C --> E(Portata volumica) C --> F(Portata massica) classDef main fill:#f96,stroke:#333,stroke-width:2px; classDef sub fill:#9cf,stroke:#333,stroke-width:1px; class A main; class B,C,D,E,F sub; ``` ### Misure di velocità e pressione su flussi La caratterizzazione sperimentale di un fluido in movimento richiede la determinazione del suo **campo di moto.** Dal [[Grandezze fluidodinamiche e punto di vista euleriano|punto di vista euleriano]], il **campo di velocità** descrive il vettore [[velocità]] $V$ in ogni punto dello spazio e istante temporale: $V = f(x, y, z, t)$ In modo analogo, il campo di [[pressione]] è definito come: $P = p(x, y, z, t)$ Nel caso di flusso stazionario, le grandezze sono indipendenti dal tempo $t$. Per flussi non stazionari, si introduce una componente fluttuante $V'(t)$. Le indagini sperimentali avvengono in **gallerie del vento,** dove ventilatori generano flussi d'aria controllati su modelli in scala. Strumenti disposti su griglie spaziali mappano i profili di velocità e pressione per determinare le forze globali agenti sul corpo, come portanza e resistenza. ### La portata di un fluido La **portata** definisce la quantità di fluido che attraversa una sezione di area $A$ nell'unità di tempo. Si distingue in: - Portata in volume: $Q = \frac{\Delta V}{\Delta t}$ - Portata in massa: $\dot{m} = \frac{\Delta m}{\Delta t}$ Le unità di misura nel [[Sistema internazionale di unità di misura (SI)|SI]] sono rispettivamente $\text{m}^3/\text{s}$ e $\text{kg}/\text{s}$. Se la densità $\rho$ del fluido è costante, la relazione tra le due grandezze è: $\color {green}\dot{m} = \rho Q$ #### Profili di velocità e numero di Reynolds A causa degli effetti viscosi, la velocità del fluido non è uniforme sulla sezione del condotto: essa è nulla alle pareti e massima al centro. La portata volumica reale si ottiene integrando il profilo di velocità sulla sezione $A$: $Q = \int_{A} \vec{V} \cdot d\vec{A} = \bar{v} A$ dove $\bar{v}$ rappresenta la velocità media del flusso. Il regime del moto (laminare o turbolento) è governato dal [[Parametri adimensionali|numero di Reynolds]] ($Re$), **parametro adimensionale** definito come: $Re = \frac{\rho v D}{\mu}$ dove $D$ è il diametro della condotta e $\mu$ la viscosità dinamica. #### Effetti di carico e aspetti normativi L'inserimento di un misuratore in una condotta introduce una [[Perdite di carico ripartite e Abaco di Moody|perdita di carico localizzata]] $\Delta P$. Questo fenomeno genera [[Effetti di carico|effetti di carico]] (impedenza idraulica pari a $\Delta P / Q$) che riducono la portata originaria se non compensati da un aumento di potenza del sistema di pompaggio. Nelle transazioni commerciali, i misuratori devono garantire una ridotta [[Tolleranza e incertezza|incertezza di misura]] in conformità a direttive internazionali come la 2004/22/CE. ### Esempi ed esercizi Immagina di voler misurare quanta acqua esce da una canna da giardino. Se l'acqua scorresse tutta alla stessa velocità, basterebbe moltiplicare la velocità per l'area del tubo. Nella realtà, l'acqua vicino alla parete è rallentata dall'attrito, mentre quella al centro scorre velocissima. Per calcolare la portata reale, dobbiamo integrare le diverse velocità sulla sezione, definendo una velocità media. Se inseriamo un contatore, questo ostacolerà il flusso (perdita di carico), riducendo la portata: questo è l'effetto di carico dello strumento. ##### Domande di teoria - [ ] Descrivi la differenza tra approccio euleriano e lagrangiano nella misura dei campi di velocità di un fluido. - [ ] Spiega come il profilo di velocità in un condotto chiuso influenza il calcolo della velocità media e della portata volumica. - [ ] Definisci l'effetto di carico idraulico introdotto da un misuratore di portata e come questo influisce sulle prestazioni del circuito. ### Collegamenti --- > [!info]- Risorse > ![[!Misure meccaniche e termiche#Risorse#Bibliografia]] > ![[!Misure meccaniche e termiche#Risorse#Approfondimenti]] --- > [!example] Playlist > ![[!Fisica classica#Risorse#Moto di fluidi reali]]