IDRAULICA AMBIENTALE [60399]

Obiettivi formativi specifici

Il corso si propone di fornire agli allievi i fondamenti del trasporto di massa in ambienti fluidi. Particolare enfasi verrà posta nello studio del trasporto di massa nelle correnti.

Contenuti essenziali

Fondamenti di diffusione e dispersione: La legge di Fick. Lo schema 1D di diffusione pura – la “soluzione fondamentale”. Evoluzione di una generica distribuzione di concentrazione. Il “metodo delle sorgenti immagine”. Schemi 2D e 3D di diffusione pura. L’equazione di convezione-diffusione per la concentrazione. La diffusione turbolenta. Fondamenti delle teoria di Kolmogorov sulla turbolenza. Definizione di nuvola media e media delle nuvole. Elementi di statistica. La teoria di Taylor. Scala spaziale e temporale lagrangiana. La legge di Richardson. La dispersione. La teoria della dispersione di Taylor. La teoria della dispersione di Helder. Trasporto di massa nelle correnti: Lo schema di “corrente”. L’equazione di convezione-diffusione nelle correnti. La soluzione. Applicazioni al caso di scarico di inquinanti in ambiente fluviale, estuarino e marino. Calcolo del ‘flushing timè. Fondamenti di turbolenza libera: Introduzioni e definizioni, scie, getti e strati di trasmissione. Le equazioni di Reynolds approssimate per scie, getti e strati di transizione. L'ipotesi di autosimilarità. La soluzione autosimilare per i getti assielsimmetrici. I pennacchi. I getti galleggianti.

Capacità operative

Il corso intende fornire all'allievo la capacità di utilizzare i concetti fondamentali del trasporto di massa in ambienti fluidi

Tipologia delle attività didattiche

Il corso si articolerà in circa 60 ore di lezione di cui almeno 20 di esercitazioni.

Tipologia e modalità di esame

Sono previste due prove scritte e una orale. Le prima prova scritta, da effettuare a circa metà corso, verte sui Fondamenti della Teoria del Mescolamento. La seconda prova scritta si effettua al termine del corso e verte sui temi della Teoria del Mescolamento in Ambiente Fluviale ed Estuarino.

Propedeuticità

Conoscenza dei principali argomenti trattati in corsi tipo Idraulica, Idraulica 2, Meccanica dei Fluidi.

Materiale didattico

Elementi di Idraulica Ambientale M. Brocchini

Appunti Idraulica Ambientale - Vol. 1 Fondamenti Teorici - G. Seminara & M. Tubino

Appunti Idraulica Ambientale - Vol. 2-3 Mescolamento in alvei naturali - Turbolenza libera - G. Seminara & M. Tubino

Environmental Fluid Mechanics 1: Mixing and Transport Processes in the Environment S.A. Socolofsky (Texas A&M University) and G.H. Jirka (University of Karlsruhe)

Riferimenti bibliografici

H.B. Fischer et al., "Mixing in Inland and Coastal Waters", Academic Press, 1979. J.C.
Rutherford, "River Mixing", John Wiley & Sons, 1994.