Caratterizzazione del campo di moto e turbolenza in un serbatoio di acque basse di dimensioni variabili : analisi con tecnica LSPIV

In this thesis the influence of two dimensionless geometric parameters on flow field in a shallow reservoir was investigated. It is essential to understand what kind of flow field and what kind of turbulent structures can develop for different geometric configurations because these determine the sediment transport and define the areas of the basin where erosion or deposit can occur. Thirty configurations characterized by different lengths and widths were analyzed with LSPIV technique. This allows measurement of the surface velocities. Configurations were tested with clean water and with suspended sediments. Based on the values of parameters, the flow field can be symmetrical, asymmetrical or channel-like flow. Moreover, the deposits influence the type of flow field in the basin. After investigation of the flow fields for different geometrical configurations, were studied some features of turbulence by analyzing the velocity values obtained by UVP measurements. Maps of the average kinetic energy and maps of the energy associated with the fluctuating velocity components were obtained. The maps developed are presented in the appendix.

Nel presente lavoro di tesi è stata studiata l’influenza di due parametri geometrici adimensionali sull’andamento del campo di moto all’interno di un serbatoio rettangolare di acque basse di dimensioni variabili. È essenziale capire quali tipologie di campo di moto e che tipo di strutture turbolente possono svilupparsi per determinate configurazioni geometriche, perché queste determinano i fenomeni di trasporto dei sedimenti e definiscono le zone del bacino soggette ad erosione o deposito. Sono state analizzate trenta configurazioni, caratterizzate da lunghezze e larghezze diverse, con la tecnica LSPIV (Large Scale Particle Image Velocimetry) che permette di misurare la distribuzione delle velocità sulla superficie dell’acqua. Sono state analizzate configurazioni del campo di moto sia con acqua pulita sia in presenza di sedimenti trasportati in sospensione. In base ai valori dei parametri, il campo di moto 2D all’interno del serbatoio può assumere configurazioni simmetriche, asimmetriche o channel-like flow. Inoltre, la presenza dei depositi stessi influenza la tipologia del campo di moto che si crea all’interno del bacino. Una volta esaminati i campi di moto per diverse configurazioni geometriche, si è voluto studiare alcune caratteristiche della turbolenza analizzando i valori di velocità ottenuti tramite misure UVP, ottenendo mappe dell’energia cinetica media della corrente e dell’energia associata alle componenti fluttuanti della velocità. Le mappe sviluppate verranno presentate sottoforma di fascicolo allegato.