Misure su canali vegetati: taratura di un nuovo sistema di misura delle velocità istantanee e primi risultati

OBIETTIVO TESI
Lo studio delle relazioni esistenti in natura tra la vegetazione di fondo e le principali grandezze statistiche della turbolenza con la conseguente interpretazione dei risultati rappresentano a pieno merito il tema analizzato e affrontato nella tesi nonché l’oggetto della lunga ed interessante sperimentazione svolta in laboratorio durante l’attività di tirocinio.
Le tematiche affrontate non possono prescindere dalle esperienze descritte e illustrate nella precedente tesi di laurea triennale, così l’argomento trattato sia per modalità di lavoro che per caratteristiche dei risultati prodotti, può essere considerato come la naturale continuazione del precedente studio. Anche questa volta la ricerca è stata condotta su un canale riprodotto in laboratorio, sul cui fondo sono stati disposti dei cilindri di ottone, realizzando così un modello di vegetazione rigida.

ANEMOMETRO LASER DOPPLER
Per l’acquisizione delle velocità istantanee del fluido si è utilizzato l’Anemometro Laser Doppler capace di rendere misure puntuali senza interferire con il flusso mentre il segnale è stato processato con due diverse metodologie:

PROVE SPERIMENTALI
Nella prima prova è stata determinata la frequenza di taglio del filtro passa basso (tra tre diversi valori: 1,25 MHz; 2,25 MHz; 5 MHZ) con cui lavora il Real Time Signal Analyzer fondamentalmente per eliminare il segnale Pedestal di disturbo.
Ad una prima analisi, per i grafici relativi alle frequenze di 1.25 MHz e 2.5 MHz, si è evidenziata la presenza di un campo privo di valori alle basse velocità e una discontinuità del profilo.
In virtù di queste considerazioni si è scelta la frequenza a 5 MHz.
Nella seconda prova è stato valutato il numeri di valori da acquisire, potendo scegliere tra 5000, 10000, 15000 e 2000 punti. Inizialmente sono stati individuati due punti della verticale di misura, uno a 1.5, cm corrispondente all’altezza della vegetazione, e l’altro a 7.5 cm, in prossimità del pelo libero, così da calcolare le grandezze statistiche della turbolenza per le tre componenti della velocità (longitudinale u, verticale w e la velocità a 45° v). L’analisi dei grafici ha mostrato come la determinazione delle grandezze statistiche della turbolenza fosse indipendente dai valori impostati, di conseguenza si è deciso di proseguire facendo riferimento ai 10000 valori, anche perché a questo punto sorge un problema di natura tecnica. Per garantire le stesse condizioni al contorno, durante le prove di laboratorio, è indispensabile terminare l’acquisizione dei dati nell’arco di una giornata, senza interruzione.
Con l’ultima prova sperimentale si è valutata la possibilità di scegliere come tempo di lavoro 100 o 200 secondi. Cioè per ogni componente della velocità ( orizzontale, velocità 45° e verticale) sono state calcolate le grandezze statistiche della turbolenza facendo riferimento ai due diversi tempi di acquisizione dei dati. I grafici relativi alle velocità orizzontali e a 45° ,soprattutto per le velocità medie locali e per le deviazioni standard, hanno mostrato una apprezzabile sovrapposizione dei profili sottolineando quindi la possibilità di utilizzare come durata finale dell’acquisizione 100 secondi mentre, per quanto riguarda i grafici relativi alle velocità verticali, tendenzialmente hanno manifestato una marcata dispersione per tutti e due i tempi valutati.

Alla luce dei risultati ottenuti si propone come possibile sviluppo la ricerca di una modalità di svolgimento delle prove che ottimizzi le acquisizioni delle tre le componenti di velocità istantanea (u,v-45°,w).