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Sabrina Bianchi
Relatore : Prof. Arnaldo Longhetto
Correlatore : Dr. Massimiliano Manfrin
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Laboratorio Geofluidodinamico di Torino
Diametro : 5 m.Altezza massima di riempimento: 0,9 m.
Velocità angolare massima di rotazione: 20 giri/minuto
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In un laboratorio si possono riprodurre molti fenomeni naturali :(possibilità di controllare meglio le condizioni sperimentali;
ripetibilità dell'esperimento)
SIMILITUDINE GEOMETRICASIMILITUDINE GEOMETRICA
conservazione dei rapporti di lunghezza.
SIMILITUDINE DINAMICASIMILITUDINE DINAMICA
conservazione dei rapporti tra le forzepermette di riprodurre perfettamente un fenomeno,
indipendentemente dalla scala utilizzata.
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Sulla Terra i processi che coinvolgono i fluidi (atmosfera e oceano)
si svolgono in un sistema di riferimento rotante
FORZAFORZA didi CORIOLIS:CORIOLIS:forza apparente che agisce sui corpi in
movimento variandone la direzione del vettore velocità, ma non il modulo.
Fc
vv
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Flusso generato nella vasca:SPIN UP
(accelerazione)SPIN DOWN (decelerazione)
Rotazione della vasca
Velocità relativa del flusso
- Riempiamo la vasca - Inseriamo le particelle “traccianti”
- Le illuminiamo con il laser per acquisirne lo spostamento
L’esperimento viene eseguito a selezionate velocità del flusso.
ESPERIMENTO:
STUDIO LE CURVE DI DECLINO DI VELOCITASTUDIO LE CURVE DI DECLINO DI VELOCITA’’ PER OTTENERE IL PER OTTENERE IL
COMPORTAMENTO MEDIO DEL FLUSSOCOMPORTAMENTO MEDIO DEL FLUSSO
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Strumento utilizzato
Sonda MAVS(Modular Acoustic Velocity Sensor)
Sonda acustica di tipo
Travel time:
impiega una tecnica
differenziale di misura del
tempo di percorrenza della
velocità del suono.
Passerella della vasca
Laser
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Calibrazione sonda :effettuata tramite laser regolando la direzione degli assi in modo da poter misurare, lungo l'asse x, la velocità tangenziale.
Configurazione :
VA
VD
VB
VC
A+
A-
B+C+
D+
D-
C-B-
X, U
Y, V
Z, W
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La velocità di propagazione del suono dipende dalla temperatura
salinità e profondità dell’acqua quindi i valori ottenuti vanno corretti:
β= fattore di scala utilizzato per convertire dal sistema esadecimale la velocità in cm/s.
Le velocità lungo gli assi vengono calcolate dallo strumento secondo leformule:
u = (- VA + VB + VC - VD) · β
v = (- VA – VB + VC + VD) · β
w = (+ VA + VB + VC + VD) · β/√2
C = velocità del suono in funzione della temperatura dell’acqua,
con 0‰ di salinità a 0 metri di profondità
2
1500
⋅=
cvv misuratacorretta
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Misure effettuate (h acqua=40cm)
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File
“ripulito”
File
originale
Spin up da T=15s a T=12s
Raggio = 153 cm
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Confronto tra due flussi rilevati a un raggio di 175cm
a profondità differenti:
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Raggio = 175 cm; Distanza sonda-fondo vasca= 26,5 cm;
Spin up T=15s Spin up da T=15s a T=12s
Spin down da T=15s a infinito
u[cm
/s]
t[min]
u[cm
/s]
u[cm
/s]
u[cm
/s]
t[min]
t[min]
t[min]
Spin down da T=12s a T=15s
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Confronto tra due flussi rilevati a 26,5cm dal fondo
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FIT:
u[cm
/s]
t[min]
y=48,4e-0.315x+12,9e -0,037x
a ±0,2; b ±0,002; c ±0,1; d ±0,003
R2 = 0,996
dxbxeceay ⋅+⋅=
y=53,1e-0,351x+14,7e –0,041x
a ±0,2; b ±0,002; c ±0,1; d ±0,001
R2 = 0,996
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Verifica della bontà dei FIT:
Residui= dati - FIT
Raggio = 175 cm
Spin down da T=60s a infinito
R2 = 0,997
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(Distanza sonda-fondo vasca=26,5 cm)
∑
∑−
−
=
i
i
i
i
yy
yy
R2
2
2
)(
)ˆ(
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