Indagine sperimentale e simulazione numerica di correnti di densita’

Nel presente lavoro sono state indagate, sia mediante esperimenti di laboratorio che mediante una modellazione matematico-numerica, differenti configurazioni di correnti di densità. Gli esperimenti sono stati condotti presso il laboratorio di Idraulica dell’Università RomaTre. La corrente di densità viene generata rimuovendo un opportuno setto divisore stagno, che separa due fluidi di diversa densità: 1 (fluido denso) e 2 (fluido ambiente) con . Tale corrente densa si propaga all’interno del fluido ambiente mescolandosi con esso e con una dinamica dipendente dalla gravità ridotta definita come . Sono stati condotti differenti esperimenti, variando sia la densità della corrente densa, 1, che l’altezza della stessa all’inizio della prova, h0. Per ogni esperimento sono state effettuate misure dell’evoluzione temporale del profilo della corrente densa, mediante una tecnica di analisi di immagini. A partire da queste misure sono state valutate sia le configurazioni istantanee assunte dalla corrente densa, sia le caratteristiche cinematiche del fronte della corrente. Si è implementato un modello matematico basato sulle equazioni di shallow water, applicate sia alla corrente densa che al fluido ambiente, tenendo conto delle mutue interazioni. Il modello si basa sull’ipotesi di fluidi immiscibili, ipotesi questa da ritenere valida nella prima fase di evoluzione del fenomeno di rilascio della corrente densa, governato prevalentemente da affetti gravitici. Il modello consiste quindi in un sistema di quattro equazioni differenziali del primo ordine di tipo iperbolico nelle quattro incognite: U1 (velocità media corrente densa), U2 (velocità media fluido ambiente), h1 (altezza corrente densa), h2 (altezza fluido ambiente). Il sistema è stato integrato, assegnando condizioni al contorno e iniziali corrispondenti a quelle sperimentali, mediante uno schema esplicito alle differenze finite. Il confronto fra i risultati numerici e sperimentali mostra un buon accordo.