Seguendo la linea di ricerca utilizzata per lo studio del risalto idraulico in canali divergenti, si analizza il fenomeno del risalto idraulico in canali convergenti utilizzando un approccio di tipo integrale, che sfrutta i bilanci di quantità di moto e di momento di quantità di moto per ricavare le principali grandezze in gioco in maniera predittiva. Si suddivide idealmente la corrente in una corrente principale, che convoglia l’intera portata liquida, ed in un vortice di superficie (roller), che non contribuisce al trasporto di massa. L’assunzione che non sia prescritta alcuna relazione reologica macroscopica fa sì che i bilanci integrali di quantità di moto e di momento di quantità di moto risultino relazioni indipendenti, che vengono utilizzati quale strumento di indagine fondamentale per un’analisi mediata del risalto. La distribuzione di pressione viene ipotizzata idrostatica su ogni verticale, le tensioni tangenziali turbolente sono assunte dominanti rispetto a quelle viscose. La componente radiale della velocità è considerata uniforme all’interno della corrente principale, mentre la quantità di moto ed il momento di quantità di moto all’interno del vortice di superficie sono considerati trascurabili rispetto ai loro corrispettivi riferiti alla corrente principale. Con tali ipotesi semplificative è possibile ottenere una soluzione analitica per il profilo della superficie libera all’interno del risalto, che risulta funzionale al calcolo delle profondità coniugate e della loro posizione. La lunghezza del risalto, che nello schema adottato coincide anche con la lunghezza del roller, viene pertanto ottenuta per via razionale. Sono altresì ricavabili analiticamente lo spessore della corrente principale e del vortice di superficie. La potenza dissipata nel risalto può essere calcolata esattamente: questo risultato è considerato una verifica stringente della consistenza interna dello schema meccanico utilizzato.

Bilancio dinamico nel risalto idraulico in canali convergenti

VALIANI, Alessandro;CALEFFI, Valerio
2012

Abstract

Seguendo la linea di ricerca utilizzata per lo studio del risalto idraulico in canali divergenti, si analizza il fenomeno del risalto idraulico in canali convergenti utilizzando un approccio di tipo integrale, che sfrutta i bilanci di quantità di moto e di momento di quantità di moto per ricavare le principali grandezze in gioco in maniera predittiva. Si suddivide idealmente la corrente in una corrente principale, che convoglia l’intera portata liquida, ed in un vortice di superficie (roller), che non contribuisce al trasporto di massa. L’assunzione che non sia prescritta alcuna relazione reologica macroscopica fa sì che i bilanci integrali di quantità di moto e di momento di quantità di moto risultino relazioni indipendenti, che vengono utilizzati quale strumento di indagine fondamentale per un’analisi mediata del risalto. La distribuzione di pressione viene ipotizzata idrostatica su ogni verticale, le tensioni tangenziali turbolente sono assunte dominanti rispetto a quelle viscose. La componente radiale della velocità è considerata uniforme all’interno della corrente principale, mentre la quantità di moto ed il momento di quantità di moto all’interno del vortice di superficie sono considerati trascurabili rispetto ai loro corrispettivi riferiti alla corrente principale. Con tali ipotesi semplificative è possibile ottenere una soluzione analitica per il profilo della superficie libera all’interno del risalto, che risulta funzionale al calcolo delle profondità coniugate e della loro posizione. La lunghezza del risalto, che nello schema adottato coincide anche con la lunghezza del roller, viene pertanto ottenuta per via razionale. Sono altresì ricavabili analiticamente lo spessore della corrente principale e del vortice di superficie. La potenza dissipata nel risalto può essere calcolata esattamente: questo risultato è considerato una verifica stringente della consistenza interna dello schema meccanico utilizzato.
2012
9788897181187
risalto idraulico; flusso radiale; moto a superficie libera; canali convergenti; bilancio di quantità di moto; bilancio di momento di quantità di moto
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