Andrea Paindelli

3D modelling of transversal grates, comparison of numerical results with experimental data.

Rel. Manuel Valentin Gómez, Gabriella Petaccia. Università degli Studi di Pavia, Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura, Corso di Laurea magistrale in Ingegneria Civile, A.A. 2017/2018.

In collaborazione con UPC Barcelona.

 

 

 

Abstract

La piattaforma di laboratorio in scala 1:1 della UPC (Universitat Politècnica de Catalunya) permette di riprodurre processi di scorrimento superficiale dovuti ad eventi atmosferici e lo studio di componenti di drenaggio urbano come grate, tombini, griglie, ecc ecc.
Negli gli ultimi anni sono stati compiuti molteplici studi e test relativamente all’efficienza di captazione di varie tipologie di grate, in funzione di parametri quali tirante e portata approcciante alla grata. Sono state altresì proposte delle leggi empiriche che pongono in relazione proprio l’efficienza di queste con i parametri appena citati.
Il cuore di questo elaborato è stata la riproduzione numerica dei test eseguiti in laboratorio per una grata continua e trasversale in particolare (ULMA FNX 250 FTDM).
Le simulazioni numeriche sono state compiute mediante il software di fluidodinamica computazione FLOW-3D (Flow Science), il quale utilizza le RANS Equations (Reynolds Average Navier Stokes Equations) per lo studio dei campi di moto dei fluidi, le quali rappresentano il miglior approccio per l’approssimazione delle Equazioni di Navier-Stokes.
Il modello numerico sviluppato include tutta la piattaforma, le componenti per la somministrazione dei volumi d’acqua e chiaramente la grata di drenaggio in studio, escludendo tutti quegli elementi non necessari alla simulazione, al fine di diminuire il costo computazionale. La calibrazione del modello è stata fatta comparando i risultati ottenuti dalle simulazioni reali con i risultati numerici calcolati da FLOW-3D; i dati sono sempre stati rilevati al raggiungimento del moto stazionario.
L’analisi dei due gruppi di risultati ha evidenziato alcune piccole differenze, ma non tali da poter considerare il modello come non affidabile; ha permesso di comprendere al meglio come e quanta acqua viene intercettata dalla grata in studio in funzione delle differenti condizioni di lavoro.
Con queste informazioni sarebbe altresì possibile proporre delle linee guida per la definizione di migliori geometrie per le suddette grate al fine d’incrementarne l’efficienza di captazione. In conclusione è possibile dire che l’utilizzo di programmi come questo, in sostituzione a test di laboratorio, può essere contemplato anche grazie alla possibilità estrapolare molte più informazioni rispetto alla realtà, come ad esempio il numero di Froude o i campi di velocità del fluido, a patto di una corretta calibrazione del modello utilizzato.

Parole chiave

Drenaggio Urbano, 3D, Simulazione, CFD, Grata, Acqua.