RiverFlow2D Plus
Modello idraulico 2D a griglia irregolare ai Volumi Finiti
Mauro Nalesso, PhD IDRAN Srl / FLO-2D Europe
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Novità e Lavori in corso
RiverFLO-2D Plus
Componente di Ponti e Paratoie
Trasporto di Sedimenti (ST)
Colate Detritiche e di Fango(MD)
Trasporto di Contaminanti (PL)
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Modulo di Trasporto di Sedimenti Modulo di Trasporto di Contaminanti Componente per Ponti e Briglie Più velocità di Calcolo Dispersione di Idrocarburi
Dispersione di Idrocarburi con relazioni velocità-temperatura Modello Idrologico (pioggia variabile nello spazio,
infiltrazione: GA, CN, Horton) Sforzi di vento
RiverFlow2D cloud
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• Idrodinamica fluviale e costiera a dettaglio • Inondazioni golenali ed urbane • Analisi di sormonto arginale • Trasporto di sedimenti • Erosione e deposizione • Colate Detritiche • Bacini di decantazione • Trasporto di contaminante • GIS-GUI
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Approssimazione 2D per acque poco profonde
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Griglia Flessibile
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Motore Numerico • Discretizzazione spaziale
utilizzando elementi triangolari per adattamento flessibile della griglia.
• Motore di Volumi Finiti di alta prestazione per una conservazione di volume virtualmente perfetta.
• Bagnato-Asciutto • Flusso supercritico e subcritico • Parallelizzazione totale utilizzando
OpenMP per massima accelerazione in Multiple-Core PC
• Versione GPU per simulazioni fino a 85X più veloci utilizzando schede grafiche GPU.
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Generazione della Griglia
• Generazione automatica della griglia di celle flessibili triangolari
• Raffinamento della griglia su poligoni, polilinee e punti
• Informazioni sulla qualità della griglia
• Metodi di interpolazione spazialmente variabile: – Triangolare (TIN) – Distanza Inversa
Ponderata – Nearest neighbor – Sampling – Media/max/min over cells
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ArgusONE
• Argus Open Numerical Environment • Generatore di griglie di Elementi Finiti • Raffinamento della griglia • Layer Multipli • Operazioni tra layer • GIS I/O • Visualizzazione di risultati
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Condizioni Iniziali e di Contorno
Condizioni Iniziali
–Fondo asciutto
–Superficie idrica
Condizioni al contorno
–Idrogrammi
–Flusso Uniforme
–Flusso Libero
–Superficie Idrica
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Componenti Idrauliche
• Calcoli di tombini utilizzando le formule della USA Federal Highway Administration formulation
• Forze di trascinamento delle pile dei ponti
• Ponti • Paratoie • Strutture Idrauliche Interne • Sorgenti e prelievi • Pioggia ed Evaporazione
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Dati Necessari
• Topografia - Elevazione del terreno per aree golenali, canali,argini; • Idrologia
– Idrogrammi di ingresso. • Uso del suolo / Scabrezza del
Terreno (n di Manning) • Strutture Idrauliche
– Localizzazione (X,Y) – Sezione trasversale
(circular, box) – Larghezza e Lunghezza – Caratteristiche di ingresso
ed uscita.
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Formato dei Dati
• Sistema Metrico ed Inglese • ASCII X, Y, Z • ESRI ASCII grid files • USGS DEM • ESRI Shape files: poligoni, punti e linee • Autodesk DXF • TIFF, GIF, BMP raster • Dati importati da HEC-RAS Geometry files
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Visualizzazione dei Risultati
• Sezioni trasversali, profili e punti di osservazione
• Grafici dinamici durante le simulazioni • Velocità e superficie idrica massima • Tirante e velocità • Numero di Froude • Tensione di fondo • Idrogramma di sedimenti • ESRI Shape files • Autodesk DXF: campi di velocità e griglia • Visualization Toolkit vtk: Paraview • elementi di pos-processamento GIS:
– Shape files ed immagini raster – Campi di tirante e velocità – Superficie Idrica – Tensione di fondo – Erosione e deposizione – Mappe di pericolosità
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Visualizzazione Dinamica
• Visualizzazione statica e dinamica su Google Earth (KML, KMZ)
• Animazioni in formato WMV
• Plot/Animazioni per sezioni trasversali, profili e punti di osservazione.
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Scale di Deflusso
• Relazione Tirante-Portata
• Lungo una polilinea (contorno artificiale)
• Inconvenienti
– Calcoli esterni
– Può essere incompatibile con flussi bidimensionali
– Problemi in caso di controllo all’ uscita o sommersione
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Nuova Componente per Ponti e Paratoie
Geometrie Complesse
Allineamento arbitrario
Flusso a pelo libero
Flusso a pressione
Sormonto
Combinazione tra flusso a pressione e sormonto
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Perché la Idraulica di Ponti in 2D?
• L’acqua può defluire da diverse percorsi e con diverse direzioni
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Verifiche
RiverFlow2D vs Dati sperimentali ed HEC-RAS
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Flusso a Pelo Libero
Verifiche
Q(m3/h) DATA RiverFlow2D RiverFlow2D HEC-RAS HEC-RAS
Bridge Depth Depth Error Depth Error
Rect 1 9.20 5.70 5.20 8.77 6.06 6.32
Rect 2 9.20 4.20 4.36 3.81 4.78 13.81
Rect 2 14.80 6.00 5.91 1.50 6.52 8.67
T 5.80 3.20 3.27 2.19 3.49 9.06
T 8.20 4.00 3.98 0.50 4.29 7.25
Arch 5.80 5.00 5.03 0.60 5.82 16.40
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Q(m3/h) DATA RiverFlow2D RiverFlow2D HEC-RAS HEC-RAS
Bridge Depth Depth Error Depth Error
Rect1 12.8 7.5 6.54 12.80 8.39 11.87
T 15.9 6.5 6.09 6.31 6.87 5.69
Rect3 5.9 4.3 4.47 3.95 5.29 23.02
Arch 8.26 5 5.65 13.00 8.38 67.60
Flusso a Pressione
Verifiche
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Paratoie
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capacità
DATI • Elevazione della cresta Zc • Hparatoia • Ha serie temporale
• Allineamento arbitrario • Flusso a pelo libero • Sormonto
Paratoie
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Flusso di Lavoro • Aprire il GUI (Argus ONE)
• Creare un nuovo progetto RiverFLO-2D PLUS (PIE Menu)
• Importare la topografia
• Definire il dominio di calcolo
• Definire le CC e le CI
• Manning
• Generare la griglia
• Esportare la mesh data
• Inserire i parametri di controllo utilizzando il programma di ingresso dati di RiverFLO-2D
• Avviare il modello
• Visualizzare i risultati.
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• Formulazioni reologiche in fase unica
• Fanghi Non-Newtoniani basati nelle relazioni di Bingham
• Flussi granulari • Simulazione di bacini di
decantazione
Colate Detritiche e di Fango
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Colate Detritiche e di Fango
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Colate Detritiche e di Fango
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Trasporto di Sedimenti • Modifiche del alveo (erosione-
deposizione) • Calcoli di sedimenti di fondo ed in
sospensione per frazioni • Formule:
– Meyer-Peter & Muller – Ashida – Engelund-Hansen – Fernandez – Parker fit to Einstein – Smart – Nielsen – Wong – Camenen-Larson
• Massima profondità di erosione
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Trasporto di Contaminanti
• Avvezione
• Dispersione
• Reazione
• Multipli contaminanti
• Sorgenti
• Cariche di ingresso
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