3.4 Campagna sperimentale presso l'Università degli Studi di Catania
3.4.3 Caratteristiche della struttura del modello
La struttura del modello impiegato per i test UC15 è dierente rispetto a quella dei test AAU14. In particolare, visto che nella campagna UC15 l'obiettivo principale era quello di studiare la distribuzione di probabilità di volumi tracimati, è stata analizzata una struttura priva della vasca di accumulo e del muro paraonde. Tale
Figura 3.11: Con gurazioni normal testate durante la campagna sperimentale UC15: a) versione caratterizzata da un paramento impermeabile prossimo al li- vello idrico medio rough; b) versione in cui il paramento impermeabile è esteso no al fondo del canale, detta smooth.
Tabella 3.VI: Test UC15: Caratteristiche geometriche delle due con gurazioni te- state (no-wall e normal) al variare del tirante idrico h. Le grandezze sono riferite al livello di quiete.
no-wall normal
rough smooth rough smooth Rr[m] maxmin 0.0650.46 0.0460.095 0.0560.075 0.0560.105 dd [m] maxmin 0.0180 0.1890.238 0.010 0.1790.228 Rc [m] maxmin -- -- 0.1120.131 0.1120.161
∆Rc [m] - - 0.055 0.055
struttura ha consentito lo studio dei volumi tracimati wave by wave senza l'eetto di laminazione determinata dalla vasca di accumulo. La struttura si compone di
3.4 Campagna sperimentale presso l'Università degli Studi di Catania43
una parte in metallo (rampa) e una parte in massi. Il dimensionamento della parte in massi della struttura è stato eettuato impiegando gli stessi criteri applicati alle strutture analizzate nei test AAU14. In particolare, è stata garantita la stabilità della struttura durante le prove e per lo strato di massi più esterno è stato imposto un numero di Reynolds ReD maggiore di 30000.
Di seguito si riportano le dimensioni caratteristiche dei massi utilizzati per la realizzazione del modello:
• Dn50 = 50 mm (mantellata) con spessore pari a 0.08 m; • Dn50 = 20 mm ( ltro) con spessore pari a 0.04 m; • Dn50 = 5 mm (nucleo).
La Figura 3.12 mostra alcuni delle fasi di realizzazione del modello.
Figura 3.12: Realizzazione del modello sico: a) posizionamento della struttura in metallo; b) realizzazione del nucleo; c) posizionamento dello strato ltro; d) messa in opera della mantellata.
La struttura nale delle due con gurazioni è mostrata in Figura 3.13 e in Figura 3.14. Nella prima si riporta la con gurazione rough e nella seconda la con gurazione smooth.
Figura 3.13: Modelli sici impiegati nella campagna sperimentale nella con gurazione rough.
3.4.4 Caratteristiche delle onde simulate
Le con gurazioni sono state testate contemporaneamente con dierenti condizioni di moto ondoso e di livello idrico. La Tabella 3.VII mostra per la versione rough e per la versione smooth: il nome dalla con gurazione, il livello idrico in corrispon- denza del battitore hbattitote, il livello idrico in corrispondenza del piede del modello sico hmodelloe le caratteristiche del moto ondoso (altezza d'onda signi cativa Hm0 e periodo di picco Tp).
Tabella 3.VII: Test UC15: Livello idrico sia al battitore hbattitore sia al piede del modello hmodelloe caratteristiche del moto ondoso (Hm0e Tp).
Con gurazione hbattitote hmodello Hm0 Tp
[m] [m] [m] [s] rough min 0.25 0.17 0.03 0.7 max 0.30 0.23 0.240 1.5 smooth min 0.25 0.17 0.03 0.7 max 0.30 0.23 0.220 1.5
3.4 Campagna sperimentale presso l'Università degli Studi di Catania45
Figura 3.14: Modelli sici impiegati nella campagna sperimentale nella con gurazione smooth.
In totale sono stati eettuati 118 test. Tutte le onde simulate sono irregolari assumendo uno spettro del tipo JONSWAP. In particolare, per la generazione delle onde è stato impiegato il software JWG, sviluppato presso l'Università degli Studi di Catania. Tale software consente di generare sia onde regolari che irregolari.
3.4.5 Apparato strumentale
Le grandezze analizzate durante la campagna sperimentale UC15 sono state: ri es- sione, volumi tracimati e numero di onde che tracimano nella vasca di accumulo. In particolare, l'apparato strumentale era costituito da:
• 6 sonde resistive, 3 per ogni con gurazione, posizionate a circa 1.20 m dai modelli, utilizzate per la stima delle caratteristiche dello spettro incidente e dello spettro ri esso.
• 2 sonde resistive, 1 per ogni con gurazione, impiegate per il conteggio delle onde che tracimano la rampa;
• 3 sonde acustiche, 2 per la con gurazione normal e 1 per la con gurazione no-wall, impiegate per misurare le variazioni del livello idrico all'interno dei box impiegati per l'accumulo dei volumi tracimati.
Le tre sonde resistive di ogni singola con gurazione sono state posizionate ad una distanza rispetto alla prima, in accordo con il verso di propagazione dell'onda, di
Figura 3.15: Disposizione delle sonde resistive all'interno del canale 2D ai ni della misura della ri essione della struttura.
0.275 m e di 0.444 m. La Figura 3.15 mostra le sonde impiegate per la misura delle caratteristiche dell'onda incidente e dell'onda ri essa.
La sonda resistiva posizionata sul modello consente di valutare il numero di onde che riescono a tracimare il modello sico. La stima di tale grandezza è di notevole interesse per stimare la probabile distribuzione dei volumi.
Le sonde acustiche sono state impiegate per la misura del livello idrico all'in- terno dei box necessari per accumulare i volumi tracimati sulla struttura. Ogni sonda acustica è stata opportunamente protetta a nché non venisse a contatto con l'acqua. La Figura 3.16 mostra i box impiegati per l'accumulo dei volumi tracimati.
3.4.6 Calibrazione degli strumenti di misura
Analogamente alle prove eettuate presso l'Università di Aalborg, le sonde resistive utilizzate per la misura delle caratteristiche delle onde sono state calibrate più volte al giorno.
Le sonde impiegate per il conteggio del numero di onde che riescono a tracimare la rampa non hanno bisogno di un processo di calibrazione in quanto il passaggio dell'onda determina la chiusura del circuito che si traduce in un impulso del segnale acquisito e che, pertanto, può essere facilmente individuato durante l'analisi del segnale.
3.4 Campagna sperimentale presso l'Università degli Studi di Catania47
Figura 3.16: Box impiegati per l'accumulo e la misura dei volumi idrici tracimati.
Anche per i box impiegati nei test UC15 è stata costruita una curva di taratura in grado di legare il livello idrico nel box sia al volume (vedere Figura 3.17) sia alla portata in uscita dalla pompa (vedere Figura 3.18).
Il sistema di acquisizione è stato gestito mediante il software LabView. In particolare, è stato realizzato uno script in grado di acquisire contemporaneamente i segnali di tutte le sonde posizionate all'interno del canale. Tale script ha consentito, inoltre, la gestione integrata delle pompe impiegate per lo svuotamento dei box per l'accumulo dei volumi tracimati. Le pompe sono state gestite mediante i valori acquisiti dalle sonde acustiche e attivate per un livello idrico nei box prossimo a 24 cm e disattivate per un livello idrico prossimo a 11 cm.
0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 hbox[m] Vb o x [l 3] Box 1 Box 2 Box 3
Figura 3.17: Andamento del volume di acqua accumulato nel box in funzione del livello idrico. 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 hbox[m] Qp om p a [l 3/ s] Accensione pompa Spegnimento pompa Box 2 Box 3
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Capitolo 4
Metodologie di stima delle
grandezze studiate
4.1 Generalità
Nel presente capitolo vengono descritte le metodologie adottate per la stima del- le performance idrauliche dei modelli sici testati presso l'Università di Aalborg (AAU14) e presso l'Università degli Studi di Catania (UC15). In particolare, l'a- nalisi è stata focalizzata sulle seguenti grandezze: coe ciente di ri essione e volumi tracimati sia tergo della struttura sia nella vasca di accumulo.