Presentazione della tesi di Laurea di Giovanni Farina

Università degli Studi di Trieste

Studio della circolazione marina indotta da schemi di apertura chiusura del sistema MOSE in un modello sempli cato della Laguna di Venezia

Giovanni Farina 9 Aprile '22

Venezia e la Laguna

Venezia

Venezia e la Laguna

L'acqua alta

Venezia e la Laguna

Il MOSE

Fonte:La Repubblica 2019

Venezia e la Laguna

Il MOSE

Venezia e la Laguna

L'idea di base Creare combinazioni di circolazione attraverso

schemi di apertura e chiusura del sistema MOSE per favorire il veloce ricambio d'acqua nella laguna =⇒ Strumento di gestione ecologica della laguna

Venezia e la Laguna

L'idea di base

Modello estremamente sempli cato in scala di Froude I Periodo di marea T e rapporto di scambio r = vol /vol ≈ 1/3 I Variazione r = 1/6, 1/3, 1/2 ( r /T = 1/450s ssato) I Variazione schemi di apertura-chiusura in combinazioni I Tracciante a concentrazione iniziale c = 1 uniforme =⇒ studio decadimento concentrazione c (media c̄ e "massimo" 95 percentile) I Più decadono più sono e cienti I

scambio

laguna

−1

0

mo

Venezia e la Laguna

L'idea di base

Modello estremamente sempli cato in scala di Froude I Periodo di marea T e rapporto di scambio r = vol /vol ≈ 1/3 I Variazione r = 1/6, 1/3, 1/2 ( r /T = 1/450s ssato) I Variazione schemi di apertura-chiusura in combinazioni I Tracciante a concentrazione iniziale c = 1 uniforme =⇒ studio decadimento concentrazione c (media c̄ e "massimo" 95 percentile) I Più decadono più sono e cienti I

scambio

laguna

−1

0

mo

Venezia e la Laguna

L'idea di base

Modello estremamente sempli cato in scala di Froude I Periodo di marea T e rapporto di scambio r = vol /vol ≈ 1/3 I Variazione r = 1/6, 1/3, 1/2 ( r /T = 1/450s ssato) I Variazione schemi di apertura-chiusura in combinazioni I Tracciante a concentrazione iniziale c = 1 uniforme =⇒ studio decadimento concentrazione c (media c̄ e "massimo" 95 percentile) I Più decadono più sono e cienti I

scambio

laguna

−1

0

mo

Venezia e la Laguna

L'idea di base

Modello estremamente sempli cato in scala di Froude I Periodo di marea T e rapporto di scambio r = vol /vol ≈ 1/3 I Variazione r = 1/6, 1/3, 1/2 ( r /T = 1/450s ssato) I Variazione schemi di apertura-chiusura in combinazioni I Tracciante a concentrazione iniziale c = 1 uniforme =⇒ studio decadimento concentrazione c (media c̄ e "massimo" 95 percentile) I Più decadono più sono e cienti I

scambio

laguna

−1

0

mo

Venezia e la Laguna

L'idea di base

Modello estremamente sempli cato in scala di Froude I Periodo di marea T e rapporto di scambio r = vol /vol ≈ 1/3 I Variazione r = 1/6, 1/3, 1/2 ( r /T = 1/450s ssato) I Variazione schemi di apertura-chiusura in combinazioni I Tracciante a concentrazione iniziale c = 1 uniforme =⇒ studio decadimento concentrazione c (media c̄ e "massimo" 95 percentile) I Più decadono più sono e cienti I

scambio

laguna

−1

0

mo

Venezia e la Laguna

L'idea di base

Modello estremamente sempli cato in scala di Froude I Periodo di marea T e rapporto di scambio r = vol /vol ≈ 1/3 I Variazione r = 1/6, 1/3, 1/2 ( r /T = 1/450s ssato) I Variazione schemi di apertura-chiusura in combinazioni I Tracciante a concentrazione iniziale c = 1 uniforme =⇒ studio decadimento concentrazione c (media c̄ e "massimo" 95 percentile) I Più decadono più sono e cienti I

scambio

laguna

−1

0

mo

Modelli Concettuali

Tre modelli limite teorici

Mescolamento Perfetto r

c(t)/c0 = e − T

t

Meccanismo Perfetto

1

c̄(t)/c0 = −

Meccanismo Inverso r T

t

c̄(t)/c0 =

1

Modelli Concettuali

Tre modelli limite teorici 1 0.9 0.8 0.7

c/c 0

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 1/4

3/4

5/4

7/4

9/4 11/4 13/4 15/4 17/4 19/4 21/4 23/4 25/4 27/4 29/4 31/4 33/4 35/4 37/4 39/4 41/4

Esperimenti

Il modello sico

Esperimenti

Il modello sico

Esperimenti

Il modello sico

Esperimenti

Il modello sico

Esperimenti

Cattura frame e decadimento concentrazione

1

1

c/c0

1.5

c/c0

1.5

0.5

0.5

0 0

200

400

600

800

1000

1200

0 0

0.02

0.04

Esperimenti

Le combinazioni

Allopen Oneopen Twoopen Twoopen lat.

Twoclose Combo Badcombo Goodcombo Easycombo

l

-

l l

l - ↓ - ↑ ↓ - ↑ ↓ ↓ - ↑

l l l ↓

Bigcombo Bigcombo inv. in Supercombo out in out Supercombo inv. ↓ in ↑ out - in ↑ out l

l ↑ -

-

↓

- ↑ ↓ - ↑ - - ↑ - ↓ ↑ - ↓ - ↑ ↓

- in ↑ out ↓ in - out - in - out ↓ in - out - in - out - in ↑ out

Esperimenti

Le combinazioni: allopen

Esperimenti

Le combinazioni: combo

Esperimenti

Le combinazioni: twoclose

Esperimenti

Le combinazioni: twoopen

Esperimenti

Le combinazioni: bigcomboinverted

Esperimenti

Le combinazioni: supercombo

Esperimenti

Confronto esperimenti modelli 1 0.9 0.8 0.7

c/c 0

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

500

Supercomboinverted: [-

1000

↓

-] in, [

1500

↑

- - ] out, [-

2000

↓

2500

-] in, [ - -

↑]

out

Esperimenti

Confronto esperimenti modelli 1 0.9 0.8 0.7

c/c 0

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

500

1000

↓

Combo: [

1500

- -] in, [- -

↑]

2000

out

Esperimenti

Confronto esperimenti modelli 1 0.9 0.8 0.7

c/c 0

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

500

1000

1500

l

Twoclose: [

- -]

2000

Esperimenti

Confronto esperimenti modelli 1 0.9 0.8 0.7

c/c 0

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

500

1000

1500

Oneopen: [-

l

2000

-]

2500

Simulazioni numeriche

Simulazioni numeriche

Suite C++ OpenFOAM, 67mila ore core su CINECA I Aggiunta di usione in interFoam (FVM+VoF) I Correzione di usione in aria I Implementazione schemi di apertura

Simulazioni numeriche

Confronto Simulazioni Esperimenti

Simulazioni numeriche

Risultati complessivi

Esiste sempre una combinazione più e ciente di allopen: 6,1% - 20% media, 7,4% - 14% in 95 percentile I Diminuendo r migliorano combinazioni forzate : naturali decadimento simile o meno e ciente I Aperture laterali in usso entrante (twoopen, bigcomboinverted, supercombo ) meccanismo più e ciente I

mo

Simulazioni numeriche

Risultati complessivi

Esiste sempre una combinazione più e ciente di allopen: 6,1% - 20% media, 7,4% - 14% in 95 percentile I Diminuendo r migliorano combinazioni forzate : naturali decadimento simile o meno e ciente I Aperture laterali in usso entrante (twoopen, bigcomboinverted, supercombo ) meccanismo più e ciente I

mo

Simulazioni numeriche

Risultati complessivi

Esiste sempre una combinazione più e ciente di allopen: 6,1% - 20% media, 7,4% - 14% in 95 percentile I Diminuendo r migliorano combinazioni forzate : naturali decadimento simile o meno e ciente I Aperture laterali in usso entrante (twoopen, bigcomboinverted, supercombo ) meccanismo più e ciente I

mo

Simulazioni numeriche

Risultati complessivi

Esiste sempre una combinazione più e ciente di allopen: 6,1% - 20% media, 7,4% - 14% in 95 percentile I Diminuendo r migliorano combinazioni forzate : naturali decadimento simile o meno e ciente I Aperture laterali in usso entrante (twoopen, bigcomboinverted, supercombo ) meccanismo più e ciente I

mo

Simulazioni numeriche

Conclusioni

Lavoro teorico, sperimentale, modellistica computazionale I Nuovo livello di comprensione teorica, valore di per sé e grado intermedio di astrazione per applicazioni ingegneristiche I Grande potenziale: continuo ra namento per strumento principe nella gestione ecologica della Laguna di Venezia I

Simulazioni numeriche

Conclusioni

Lavoro teorico, sperimentale, modellistica computazionale I Nuovo livello di comprensione teorica, valore di per sé e grado intermedio di astrazione per applicazioni ingegneristiche I Grande potenziale: continuo ra namento per strumento principe nella gestione ecologica della Laguna di Venezia I

Simulazioni numeriche

Conclusioni

Lavoro teorico, sperimentale, modellistica computazionale I Nuovo livello di comprensione teorica, valore di per sé e grado intermedio di astrazione per applicazioni ingegneristiche I Grande potenziale: continuo ra namento per strumento principe nella gestione ecologica della Laguna di Venezia I

Simulazioni numeriche

Grazie per la gentile attenzione!

Simulazioni numeriche

Simulazioni numeriche 1

0.9

0.8

c/c0

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2 0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Simulazioni numeriche

Simulazioni numeriche

Concentrazione Media strangecombo 0,583 bigcomboinverted 0,584 twoopen 0,594 combo 0,598 allopen 0,621 supercombo 0,630 bigcombo 0,646 oneopen 0,648 twoclose 0,651

95 percentile twoopen 0,794 strangecombo 0,804 bigcomboinverted 0,806 supercombo 0,808 allopen 0,857 oneopen 0,966 0,973 bigcombo combo 0,981 mo

Simulazioni numeriche

Simulazioni numeriche 1

0.9

c/c0

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4 0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Simulazioni numeriche

Simulazioni numeriche 1

0.9

c/c0

0.8

0.7

0.6

0.5

allopen combo 0.4

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500