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    Claudia CAROTENUTO

    Insegnamento di MECCANICA DEI FLUIDI COMPLESSI

    Corso di laurea magistrale in INGEGNERIA MECCANICA

    SSD: ING-IND/24

    CFU: 6,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 48,00

    Periodo di Erogazione: Secondo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    Italiano

    Contenuti

    Definizione di fluidi Newtoniani e non-Newtoniani. Equazioni constitutive. Reometria rotazionale e viscometria capillare. Spettroscopia dinamico meccanica. Modelli costitutivi della meccanica del continuo. Cenni sui materiali eterogenei.

    Testi di riferimento

    Reologia dei materiali polimerici: Scienza ed Ingegneria. Nino Grizzuti, AIM Edizioni Nuova Cultura. An Introduction to Rheology. Howard A. Barnes, John Fletcher Hutton, K. Walters, ElsevierRheology principles, measurements, and applications. Christopher W. Macosko, Wiley-VCH

    Obiettivi formativi

    Obiettivo del corso è far acquisire agli allievi ingegneri meccanici, i primi concetti sulla meccanica dei fluidi non-Newtoniani e sulla loro caratterizzazione così da esser capaci di scegliere la miglior equazione costitutiva per ciascun materiale, omogeneo o eterogeneo che sia. Tali competenze sono necessarie alla analisi e progettazione di materiali convenzionali e innovativi e dei relativi processi di produzione.

    Prerequisiti

    Analisi Matematica, Fisica

    Metodologie didattiche

    Lezioni frontali, teoria e esercizi

    Metodi di valutazione

    Esame orale che tipicamente consiste in tre domanda su tre argomenti diversi delprogramma del corso. Ad ogni domanda sono attribuiti da 0 a 12 punti

    Altre informazioni

    Due lezioni pratiche in laboratorio possono essere concordate

    Programma del corso

    Introduzione: Definizione di equazione costitutiva. Fluidi Newtoniani e non-Newtoniani. Classificazione: fluidi dilatanti, pseudo-plastici e plastici.Reometria: Classificazione dei reometri. Reometri rotazionale ed a capillare. Equazione dei reometri: Couette piano, Couette a piccolo gap, Piatto-Cono, Piatto-Piatto, Couette a grande gap, Viscosimetro a capillare. Tecniche sperimentali, time-temperature superpositionAnalisi Dinamico-Meccanica: Analisi delle proprietà viscoelastiche dei materiali con esperimenti in oscillatorio. Regime lineare: G’, G’’, ’, ’’, *. Esperimenti in transitorio: Module elastico di rilassamento, ComplianceModellistica: Principi di meccanica del continuo. Fluidi puramente viscosi: fluido di Reiner-Rivlin, Fluido Newtonian generalizzato; Fluidi viscoelastici: Fluido di Maxwell, Fluido semplice, Fluido del secondo ordine di Coleman e Noll, Fading memory.Materiali eterogenei: Cenni sulle proprietà costitutive di emulsioni (creme cosmetiche, maionese, blend polimerici, ecc), sospensioni (fanghi, nutella ecc.), gel (gelatina) e schiume (polistirolo espanso, schiuma da barba, panna motata, ecc.).

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    Definition of Newtonian and non-Newtonian fluids. Constitutive equations. Rotational rheometry and capillary viscometry. Mechanical dynamic spectroscopy. Constitutive models. Notes on heterogeneous materials.

    Textbook and course materials

    Reologia dei materiali polimerici: Scienza ed Ingegneria. Nino Grizzuti, AIM Edizioni Nuova Cultura. An Introduction to Rheology. Howard A. Barnes, John Fletcher Hutton, K. Walters, ElsevierRheology principles, measurements, and applications. Christopher W. Macosko, Wiley-VCH

    Course objectives

    The aim of the course is to teach the first concepts on the mechanics of non-Newtonian fluids and their characterization so to be able to choose the best constitutive equation for each material, homogeneous or heterogeneous. These skills are necessary for the analysis and design of conventional and innovative materials and related production processes.

    Prerequisites

    Mathematics, Physics.

    Teaching methods

    Oral lectures, theory and excercises

    Evaluation methods

    Oral exam typically consisting of three questions on three different topics of the course. 0 to 12 points are given to each question.

    Other information

    Two practical activities in the laboratory can be planned

    Course Syllabus

    Introduction: Definition of constitutive equation. Newtonian and non-Newtonian fluids. Classification: dilatant, pseudo-plastic and plastic fluids.Rheometry: Classification of rheometers. Rotational and capillary rheometers. Equation of rheometers: Simple Shear, Small-gap Couette, Cone-Plate, Plate-Plate, Large-gap Couette, Capillary Viscometer. Experimental techniques, time-temperature superpositionDynamic-Mechanical Spectroscopy: Analysis of viscoelastic properties of materials with oscillatory experiments. Linear regime: G ', G' ', η', η '', η *. Transient experiments: Elastic relaxation module, ComplianceModelling: Principles of continuous mechanics. Pure viscous fluids: Reiner-Rivlin fluid, Generalized Newtonian fluid; Viscoelastic Fluids: Maxwell Fluid, Simple Fluid, Coleman and Noll Second Order Fluid, Fading Memory.Heterogeneous materials: Overview of the constitutive properties of emulsions (cosmetic creams, mayonnaise, polymer blends, etc.), suspensions (slurries, peanuts butter, etc.), gel (gelatine) and foams (expanded polystyrene, shaving foam, cream, etc.).

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