Formulazione numerica multi-scala per la modellazione di fenomeni di erosione interna regressiva
Gruppo di lavoro
- Prof. Carlo Callari (Università degli Studi del Molise);
- Prof. Francesco Froiio (Ecole Centrale Lyon).
Descrizione
Il tema di ricerca si inquadra in una collaborazione sviluppata a partire dal 2013 fra ricercatori Unimol e Uniroma2, per parte italiana, e dell’Ecole Centrale di Lione (ECL), per parte francese.
Obiettivi della ricerca
Lo sviluppo di una formulazione numerica multi-scala per la modellazione del fenomeno di erosione regressiva per “sifonamento” (“piping”) in argini fluviali.
Metodologia di ricerca
Per il perseguimento dei suddetti obiettivi si è sviluppato un metodo computazionale capace di descrivere:
- La propagazione del condotto di erosione.
- L’allargamento della sezione trasversale del condotto.
L’efficacia della formulazione è stata verificata mediante numerosi confronti con dati sperimentali disponibili, relativi a studi di laboratorio e di campo. In una seconda fase, la formulazione è stata estesa con successo al caso di accoppiamento idromeccanico, con applicazioni riguardanti il caso di scavi profondi sottofalda.
Interazioni con altri gruppi di ricerca nazionali e internazionali
I partecipanti italiani al progetto lavorano in stretta interazione con i colleghi di LTDS della Ecole Centrale Lyon (F. Froiio), al fine di individuare, mediante l’accoppiamento fra i metodi degli elementi discreti (DEM) e del reticolo di Boltzmann (LBM), gli aspetti fondamentali dell’interazione tra particelle solide e fluido alla micro-e alla meso-scala.
Impatto
Il significativo impatto della ricerca è motivato nelle seguenti osservazioni:
- l’innovativa combinazione di risultati ricavati con formulazioni al continuo (meso- e macro-scala) e al discontinuo (micro- e meso-scala, in collaborazione con i colleghi francesi) permetterà la messa a punto di nuove leggi che descrivano più efficacemente la cinetica di erosione e forniscano anche informazioni circa la sua direzione di propagazione;
- l’innovativa simulazione dell’interazione fra processi di erosione e fenomeni idromeccanici nelle opere, fino al raggiungimento del collasso.
- la ricerca è coerente con gli obiettivi di ricerca dell’Unione Europea (Horizon 2020), poiché le dighe sono spesso utilizzate per la produzione di energia idroelettrica (energia a emissioni nulle) e il livello di rischio per le dighe e gli argini si è innalzato per l’effetto dei cambiamenti climatici sui fenomeni di erosione interna (periodi frequenti di siccità che portano alla fessurazione del corpo diga e degli argini). È dunque evidente la coerenza con gli obiettivi specifici “Secure, clean and efficient energy”, “Climate action” e “Societal Challenges” previsti in Horizon 2020.