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Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 1 Simulazioni numeriche, effettuate con la tecnica SPH, della caduta di frane e.

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Presentazione sul tema: "Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 1 Simulazioni numeriche, effettuate con la tecnica SPH, della caduta di frane e."— Transcript della presentazione:

1 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 1 Simulazioni numeriche, effettuate con la tecnica SPH, della caduta di frane e di blocchi rocciosi compatti entro il volume liquido in quiete contenuto in un bacino. Dipartimento di Ingegneria Idraulica ed Ambientale Università degli Studi di Pavia G. Braschi, S. Falappi, M. Gallati

2 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 2 Il fenomeno trattato presenta numerosi effetti correlati fra i quali: –La formazione di unonda nel bacino con eventuale risalita nelle zone rivierasche –Inondazione dei centri abitati posti in prossimità del bacino –Eventuale tracimazione di dighe, cedimento parziale e totale delle stesse –Propagazione di unonda di piena a valle del bacino

3 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 3 Pertanto il problema trattato è di fondamentale importanza per: –La gestione degli invasi naturale ed artificiali –La sicurezza dei centri abitati che si trovano in prossimità di tali invasi –La sicurezza delle opere in prossimità dellinvaso

4 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 4 Il fenomeno è suddivisibile in più fasi: –Movimento delle parti solide –Impatto di tali parti con la massa liquida –Sviluppo di unonda nella massa liquida –Propagazione dellonda

5 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 5 Le caratteristiche del fenomeno e la gravità degli eventi correlati dipendono da: –Natura della frana ( dal blocco rigido alle colate di fango) –Volume ed energia della frana –Volume dacqua invasato –Profondità media del volume dacqua

6 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 6 Necessità di sviluppare strumenti previsionali : –Affidabili nel descrivere il fenomeno –Flessibili: possibilità di realizzare differenti scenari di crollo possibilità di valutare gli effetti dellimpatto con differenti livelli di riempimento del bacino Attualmente gli strumenti previsionali che meglio soddisfano queste richieste sono i MODELLI NUMERICI

7 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 7 Problemi relativi alla simulazione numerica del fenomeno trattato: –Flusso non stazionario rapidamente variato –Presenza di superficie libera –Presenza di interfaccia fra materiali diversi –Comportamento non-newtoniano delle frane

8 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 8 Tecnica numerica adottata per le simulazioni è la tecnica lagrangiana SPH: –Ideata negli anni 70 per problemi di astrofisica –Non necessita di un reticolo di calcolo –Tratta con facilità problemi di interfaccia –Adatta alla simulazione di correnti fluide rapidamente variate

9 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 9 Tecnica numerica SPH –Il continuo materiale è rappresentato da un insieme di particelle distribuite su volumi finiti

10 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 10 Tecnica numerica SPH –Le grandezze fisiche sono distribuite sul volume di competenza tramite una funzione di nucleo, essa è nulla ad una distanza finita (Smoothing Lenght) dal baricentro della particella

11 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 11 Tecnica numerica SPH –Il valore di una grandezza fisica in un punto è dato dalla somma dei contributi delle particelle adiacenti al punto

12 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 12 Tecnica numerica SPH –In base a tale considerazione si discretizzano le equazioni del moto –Si integra il sistema di equazioni ottenuto con algoritmi espliciti in un contesto lagrangiano –Si ottengono le successive posizioni delle particelle con associati i valori delle grandezze fisiche

13 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 13 Esempi di simulazioni con tecnica SPH Casi test a geometria semplice di impatto di materiale compatto in una massa di liquido in quiete –Simulazioni bidimensionali di impatti di corpi indeformabili in masse liquide in quiete Corpo circolare guidato verticalmente * Corpo quadrato guidato verticalmente * Corpo rettangolare libero * Confronto con risultati di laboratorio

14 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 14 Esempi di simulazioni con tecnica SPH Esempio di simulazione numerica di un evento reale –Simulazione bidimensionale della frana caduta nel serbatoio del Maè (Pontesei)Simulazione bidimensionale della frana caduta nel serbatoio del Maè (Pontesei)

15 Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale - Universita di Pavia 15 Sviluppi futuri: –Abbandonare la schematizzazione bidimensionale per passare ad un modello tridimensionale completo Problemi correlati: –Necessità di unelevata potenza di calcolo, visto lelevato numero di particelle richieste per un calcolo tridimensionale, non comunemente disponibile


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