Nella Memoria viene descritto il risultato di un esperimento di campo a piccola scala sulle forze delle onde su un cilindro verticale tronco. L'esperimento e' stato eseguito nello specchio di mare davanti alla citta' di Reggio Calabria dove spesso ci sono onde di vento con Hs entro 1m. Si sono misurate le pressioni delle onde sul cilindro verticale sotto la superficie del mare, e si sono registrate le onde sia nel punto corrispondente all'asse del cilindro sia in un punto vicino. Si sono effettuate 500 registrazioni di pure onde di vento (assenza di componenti di mare-lungo) con Hs variabile da 0.2m a 1.1m, con tre diversi diametri del cilindro: 0.07m, 0.14m, e 0.22m. I dati raccolti portano ad un quadro chiaro della dipendenza del coefficiente di inerzia (Cin) e del coefficiente di drag (Cdg) dai numeri di Keulegan (KE) e Reynolds (RE), per KE in (5,20) e RE in (2•104, 2•105). La dipendenza da RE per assegnato KE e' lo stesso tipo di dipendenza trovata da Sarpkaya con i suoi esperimenti su un condotto oscillante in modo periodico. Si trova che Cin e'una funzione monotona crescente di RE per assegnati valori di KE. Si trova che Cdg e' una funzione decrescente di RE, per assegnati valori di KE. Facendo crescere RE per un assegnato valore di Cin, in generale, si trovano KE via via crescenti. Idem se facciamo crescere RE per un assegnato valore di Cdg. Tutto cio' emerge sia dai nostri dati sia dai dati di Sarpkaya. Chiaramente non ci si poteva aspettare un accordo pieno tra i dati di Sarpkaya e i nostri dati. Questo, per due motivi. Primo, i dati di Sarpkaya si riferiscono a moti periodici in un condotto; mentre i nostri dati si riferiscono a moti ondosi caotici, generati dal vento. Secondo, nel range di RE e KE coperto dal nostro esperimento, Cin e Cdg possono variare molto anche per piccole variazioni di RE e/o KE, come emerge dagli abachi di Sarpkaya. La differenza massima tra le nostre regressioni e le corrispondenti curve di Sarpkaya per RE >5•104 e KE >10 e' del 10% per Cin e del 20% per Cdg. Il numero di Keulegan varierebbe nello stesso range (6,20) del modello naturale in scala 1:10 che abbiamo coperto col nostro esperimento. Quanto al numero di Reynolds, nel modello in scala 1:10 ha coperto il range (1.6•104, 1.7•105), che a piena scala diventa 101.5=31.6 volte piu' grande che nel modello cioe', a piena scala, RE copre il range (5•105, 5.4•106) e dunque a piena scala per buona parte delle mareggiate (comprese tutte le mareggiate piu' forti) siamo su RE cosi' grandi che Cin e Cdg assumono i valori asintotici. Ecco perche' abbiamo detto che cio' che piu' conta di Cin e Cdg sono i valori asintotici. Sarpkaya suggerisce 1.85 e 0.62 come valori asintotici, rispettivamente, di Cin e Cdg. Successivamente, Sumer e Fredsoe (1997) hanno prospettato la possibilità che per KE in (10,15) cioe' proprio nel cuore del nostro esperimento, il valore asintotico di Cin possa scendere a 1.4, e il valore asintotico di Cdg possa salire a 1. Nel nostro esperimento non siamo arrivati fino ai RE per cui Cin e Cdg si stabilizzano sui valori asintotici. Tuttavia a giudicare dai valori di Cin e Cdg per i piu' grandi RE coperti dal nostro esperimento, e a giudicare dal trend di crescita (per Cin) o di decremento (per Cdg) al crescere di RE, i nostri dati sono ben compatibili con i valori asintotici di Cin e Cdg proposti da Sarpkaya. Infine, l’applicazione della formula di Morison al caso di cilindri di differente diametro ha mostrato come, nel caso in cui RE e KE rientrino nel range sperimentale, la forza totale massima subisca delle variazioni dell’ordine di pochi punti percentuali.

CALCOLI RELATIVI ALL'AZIONE ESERCITATA DA ONDE DI TEMPESTA SU CILINDRI VERTICALI

BARBARO, Giuseppe;ARENA F;FIAMMA, VINCENZO
2011

Abstract

Nella Memoria viene descritto il risultato di un esperimento di campo a piccola scala sulle forze delle onde su un cilindro verticale tronco. L'esperimento e' stato eseguito nello specchio di mare davanti alla citta' di Reggio Calabria dove spesso ci sono onde di vento con Hs entro 1m. Si sono misurate le pressioni delle onde sul cilindro verticale sotto la superficie del mare, e si sono registrate le onde sia nel punto corrispondente all'asse del cilindro sia in un punto vicino. Si sono effettuate 500 registrazioni di pure onde di vento (assenza di componenti di mare-lungo) con Hs variabile da 0.2m a 1.1m, con tre diversi diametri del cilindro: 0.07m, 0.14m, e 0.22m. I dati raccolti portano ad un quadro chiaro della dipendenza del coefficiente di inerzia (Cin) e del coefficiente di drag (Cdg) dai numeri di Keulegan (KE) e Reynolds (RE), per KE in (5,20) e RE in (2•104, 2•105). La dipendenza da RE per assegnato KE e' lo stesso tipo di dipendenza trovata da Sarpkaya con i suoi esperimenti su un condotto oscillante in modo periodico. Si trova che Cin e'una funzione monotona crescente di RE per assegnati valori di KE. Si trova che Cdg e' una funzione decrescente di RE, per assegnati valori di KE. Facendo crescere RE per un assegnato valore di Cin, in generale, si trovano KE via via crescenti. Idem se facciamo crescere RE per un assegnato valore di Cdg. Tutto cio' emerge sia dai nostri dati sia dai dati di Sarpkaya. Chiaramente non ci si poteva aspettare un accordo pieno tra i dati di Sarpkaya e i nostri dati. Questo, per due motivi. Primo, i dati di Sarpkaya si riferiscono a moti periodici in un condotto; mentre i nostri dati si riferiscono a moti ondosi caotici, generati dal vento. Secondo, nel range di RE e KE coperto dal nostro esperimento, Cin e Cdg possono variare molto anche per piccole variazioni di RE e/o KE, come emerge dagli abachi di Sarpkaya. La differenza massima tra le nostre regressioni e le corrispondenti curve di Sarpkaya per RE >5•104 e KE >10 e' del 10% per Cin e del 20% per Cdg. Il numero di Keulegan varierebbe nello stesso range (6,20) del modello naturale in scala 1:10 che abbiamo coperto col nostro esperimento. Quanto al numero di Reynolds, nel modello in scala 1:10 ha coperto il range (1.6•104, 1.7•105), che a piena scala diventa 101.5=31.6 volte piu' grande che nel modello cioe', a piena scala, RE copre il range (5•105, 5.4•106) e dunque a piena scala per buona parte delle mareggiate (comprese tutte le mareggiate piu' forti) siamo su RE cosi' grandi che Cin e Cdg assumono i valori asintotici. Ecco perche' abbiamo detto che cio' che piu' conta di Cin e Cdg sono i valori asintotici. Sarpkaya suggerisce 1.85 e 0.62 come valori asintotici, rispettivamente, di Cin e Cdg. Successivamente, Sumer e Fredsoe (1997) hanno prospettato la possibilità che per KE in (10,15) cioe' proprio nel cuore del nostro esperimento, il valore asintotico di Cin possa scendere a 1.4, e il valore asintotico di Cdg possa salire a 1. Nel nostro esperimento non siamo arrivati fino ai RE per cui Cin e Cdg si stabilizzano sui valori asintotici. Tuttavia a giudicare dai valori di Cin e Cdg per i piu' grandi RE coperti dal nostro esperimento, e a giudicare dal trend di crescita (per Cin) o di decremento (per Cdg) al crescere di RE, i nostri dati sono ben compatibili con i valori asintotici di Cin e Cdg proposti da Sarpkaya. Infine, l’applicazione della formula di Morison al caso di cilindri di differente diametro ha mostrato come, nel caso in cui RE e KE rientrino nel range sperimentale, la forza totale massima subisca delle variazioni dell’ordine di pochi punti percentuali.
978-88-97181-05-7
Onde generate dal vento non lineari; Cilindri verticali; Coefficiente di drag; Coefficiente di inerzia; Esperimento in mare
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://hdl.handle.net/20.500.12318/16729
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