riverflow2d plus rome_24/10/2014

RiverFlow2D Plus

Modello idraulico 2D a griglia irregolare ai Volumi Finiti

Mauro Nalesso, PhD IDRAN Srl / FLO-2D Europe

© IDRAN 2012. All rights reserved

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)


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


• 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


Approssimazione 2D per acque poco profonde


Griglia Flessibile


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.


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


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


Condizioni Iniziali e di Contorno

Condizioni Iniziali

–Fondo asciutto

–Superficie idrica

Condizioni al contorno

–Idrogrammi

–Flusso Uniforme

–Flusso Libero

–Superficie Idrica


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


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.


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


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


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.


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


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


Perché la Idraulica di Ponti in 2D?

• L’acqua può defluire da diverse percorsi e con diverse direzioni


Verifiche

RiverFlow2D vs Dati sperimentali ed HEC-RAS


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


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


Paratoie


capacità

DATI • Elevazione della cresta Zc • Hparatoia • Ha serie temporale

• Allineamento arbitrario • Flusso a pelo libero • Sormonto

Paratoie


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.


• 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


Colate Detritiche e di Fango


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


Trasporto di Contaminanti

• Avvezione

• Dispersione

• Reazione

• Multipli contaminanti

• Sorgenti

• Cariche di ingresso


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