UNIVERSITÀ DI PISA
Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea Magistrale in
Ingnegneria Idraulica, dei Trasporti e del Territorio.
Curriculum Idraulica.
L’IDRODINAMICA DEL PONTE DI MEZZO IN PISA.
Relatori:
Candidato:
Dott. Ing. Enzo Buffoni Matteo Lelli
Prof. Ing. Valerio Milano
Dott.Ing. Claudio Rossi
INDICE GENERALE
1. I PONTI E LA TOSCANA ... 9
1.1 Storia... 9
1.2 Ponti a travata ... 10
1.3 Ponti ad arco ... 11
1.4 Il Ponte di Mezzo in Pisa ... 14
1.5 Storia del Ponte di Mezzo ... 17
2.CORRENTI A PELO LIBERO ... 19
2.1 Moto permanente uniforme ... 19
2.1.1 Formule relative al moto uniforme ... 20
2.2 Moto gradualmente variato ... 23
3.STUDIO SU MODELLO FISICO ... 26
3.1 Introduzione ... 26 3.2 Scala geometrica ... 27 3.3 Scale di deflusso ... 27 3.4 Portate indagate ... 29 3.5 Scabrezza fondo ... 30 3.6 Realizzazione modello ... 31 3.7 Conclusioni ... 32
4.PROFILI DI RIGURGITO ... 35
4.1 Geometria alveo ... 364.2 Scabrezza e scala deflusso ... 36
4.3 Hec-Ras ... 39
4.3.1 Introduzione ... 39
4.3.2 Tracciato e sezioni ... 40
4.3.3 Inserimento ponte ... 43
4.3.4 Steady flow data ... 47
4.3.5 Risultati ... 50
5.FLUIDODINAMICA ... 55
5.1.1 Mezzo continuo ... 56
5.1.2 Incomprimibilità ... 56
5.2 Equazioni fondamentali ... 57
5.2.1 Equazione di continuità ... 57
5.2.2 Equazioni indefinite di equilibrio ... 58
5.2.3 Legame costitutivo ... 59
5.2.4 Equazioni di Navier-Stokes ... 60
5.3 Moto turbolento ... 61
5.3.1 Cascata di energia ... 64
5.3.2 Equazioni di Reynolds (RANS) ... 65
5.3.3 Modelli di turbolenza ... 67 5.3.3.1 Modelli a 0 equazioni ... 69 5.3.3.2 Modelli differenziali ... 70 5.3.3.3 Modelli a 2 equazioni ... 71 5.3.3.4 Modello k-ε ... 72 5.3.3.5 Modello k-ω ... 73
6.MODELLAZIONE NUMERICA ... 75
6.1 Introduzione ... 75 6.2 Codice fluidodinamico ... 76 6.2.1 Modelli di turbolenza ... 786.2.2 Modello multifase VOF ... 78
6.2.2.1 Open channel fllow ... 81
6.2.3 Interpolazione interfaccia ... 82 6.3 Pre-processing ... 84 6.3.1 Rilievi integrativi ... 84 6.3.2 Geometria ... 85 6.3.3 Meshing ... 90 6.4 Post-preocessing ... 97 6.5 Modello mono-fase ... 98 6.5.1 Dominio e geometria ... 98 6.5.2 Discretizzazione spaziale ... 101 6.5.3 Settaggio codice ... 104 6.5.4 Risultati ... 112 6.5.4.1 Campo di velocità ... 112 6.5.4.2 Vorticità ... 122
6.6 Modelli bi-fase ... 127 6.6.1 Dominio e geometria ... 128 6.6.2 Discretizzazione spaziale ... 131 6.6.3 Settaggio codice-2036mc/s ... 133 6.6.4 Risultati-2036mc/s ... 142 6.6.4.1 Campo di velocità, k-ε ... 142 6.6.4.2 Vorticità, k-ε ... 148 6.6.4.3 Livelli liquidi, k-ε ... 152 6.6.4.4 Resistenza idrodinamica ... 157 6.6.4.5 Risultati, Spalart-Allmaras... 158 6.6.5 Settaggio codice-1800mc/s ... 159 6.6.6 Risultati-1800mc/s ... 164 6.6.6.1 Campo di velocità ... 164 6.6.6.2 Vorticità ... 167 6.6.6.3 Livelli liquidi ... 171
