ITALIANO

I modelli matematici per schemi complessi dell'idraulica dei fluidi in condizioni di moto permanente e moto vario: loro deduzione ed applicazione a caso reali.

Montuori ‘Complementi di Idraulica’, Appunti del corso.

Sapere descrivere, caratterizzare, individuare le grandezze caratteristiche, modellare numericamente schemi semplici e complessi della fluidodinamica in condizione di moto permanente e moto vario, di moto in pressione e di moto a superficie libera. A tale scopo si integrano le nozioni concernenti l'idraulica e la meccanica dei fluidi acquisite durante gli studi precedenti relativamente al moto dei fluidi in condizioni di moto uniforme, moto permanente, moto vario nelle correnti in pressione e nelle correnti a pelo libero. I modelli matematici, sia quelli acquisiti nei precedenti studi che quelli forniti in questo corso, vengono applicati a casi concreti di rilevante interesse per fare acquisire, agli allievi, la necessaria dimestichezza sia nell'ambito teorico che nell'ambito qualitativo.

Conoscenza e padronanza delle nozioni di base della Idraulica e quindi possedere le relative conoscenze e competenze dei modelli numerici interpretativi della idrostatica e delle correnti in pressione ed a pelo libero.

Lezioni frontali, con impiego di slides, alternate ad esercitazioni, con risoluzione di problemi esemplificativi. Le esercitazioni sono condotte con l'approntamento di un programma di calcolo mediante un foglio elettronico.

Esame orale con presentazione del quaderno con gli esercizi svolti

Ripresa di alcune delle nozioni di idraulica. Profili di corrente a portata costante in presenza di singolarità: cambio di sezione; cambio di pendenza; cambio delle caratteristiche delle pareti. I profili di corrente in alvei in contropendenza. L'equazione del moto in presenza di una portata variabile: canali di gronda e sfioratori laterali. Bacini di dissipazione a risalto: progetto e verifica. Moto vario nelle correnti a superficie libera. Applicazione del metodo delle linee caratteristiche. Soluzione di Ritter per il dam-break. Modelli semplificati per l’analisi della propagazione di onde di piena: modello dell’onda cinematica e modello parabolico. Moto vario nelle correnti in pressione nell'ipotesi di colonna rigida. Deduzione delle equazioni. Applicazione agli impianti idroelettrici e di sollevamento (casse d'aria). Moto vario nelle correnti in pressioni in condizioni elastiche. Soluzione con il metodo delle linee caratteristiche in assenza ed in presenza di resistenze. Metodo di Bergeron.

Italian

Mathematical models to be used to interprete complex Hydraulics systems under steady and unsteady flow regimes: model proofs and applications for real case-studies

Montuori ‘Complementi di Idraulica’, Notes taken manually during the course.

Capability to describe, characterize and identify the main flow features and parameters, to model basic and complex fluid-dynamics systems numerically under steady and unsteady flow regimes and for both pressurized and free-surface flows. At this aim, each student is required to combine all the basic knowledge, which was previously acquired, regarding to uniform, steady and unsteady flow regimes and pressurized and free-surface flows. The mathematical models, which were described during the course and called back from the didactic programs of the previous academic courses, are applicated to practical case studies of significant interest with the aim to give to the students the required understanding in both theoretical and practical (qualitative) contexts.

Knowledge and control of the basic Hydraulics concepts. Capability to use the numerical models to describe the Hydrostatics and the motion of free-surface and pressurized flows.

Classroom lessons, with the aid of slides and exercises explaining the solution of the basic hydraulics problems. The exercitations will be conducted by also preparing a basic computational software through the utilizations of supporting spreadsheets.

The final exam consists in oral exam during which each student will also illustrate the “exercises notebook” developed during the course.

Refresh of the main Hydraulics principles. Free surface flow profiles under a constant discharge and with geometrical singularities as the cross-section variations and the wall properties changements. Free-surface flow profiles in counter-current flow channels. Energy equation for flows with variable discharges: side channels and sideweirs. Stilling basins with the occurrence of hydraulic jumps: design and validations methods. Free-surface flows under unsteady flow regime. Application of the Method of Characteristics (MOC). Ritter solution of the dam-breaks problem. Basic models to be used to analyze the flood wave propagation: kinematics wave and parabolic methods. Unsteady flow regime for pressurized flows by assuming the rigid water column model: deductions of the main equations and application of the model for case-studies including pumping stations and hydroelectric plants. Unsteady flow regime for pressurized flows under elastic conditions: solution by using the Method of Characteristics and by considering or neglecting the flow resistance. Bergeron method.