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Teoria dell'instabilità idrodinamica e morfodinamica
02SFKRW
A.A. 2020/21
Lingua dell'insegnamento
Italiano
Corsi di studio
Dottorato di ricerca in Ingegneria Civile E Ambientale - Torino
Organizzazione dell'insegnamento
| Didattica | Ore |
|---|---|
| Lezioni | 24 |
Docenti
| Docente | Qualifica | Settore | h.Lez | h.Es | h.Lab | h.Tut | Anni incarico |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Camporeale Carlo Vincenzo | Professore Ordinario | CEAR-01/A | 24 | 0 | 0 | 0 | 2 |
Collaboratori
Didattica
| SSD | CFU | Attivita' formative | Ambiti disciplinari | *** N/A *** | 5 |
|---|
Le instabilità idrodinamiche e morfologiche sono in natura innumerevoli e onnipresenti. In numerosi casi presenti in diversi sistemi ambientali, esse sono il risultato di una mutua interazione tra un fluido in moto, spesso a superficie libera, e una superfice solida capace di modificarsi, attraverso processi fisici di varia natura (cambiamento di fase, erosione meccanica, precipitazione chimica). Cị da luogo a complessi problemi di tipo “boundary-value”. Il corso introduce lo studente alla fenomenologia di tali instabilità e, attraverso una introduzione alla teoria dell'instabilità idrodinamica, fornisce gli elementi teorici per una trattazione quantitativa di vari tipi di instabilità morfologiche, in termini di lunghezze d'onde selezionate, velocità di propagazione dei pattern, tempi di evoluzioni e comportamenti transienti.
Morphological instabilities are widespread and ubiquitous in nature. In several examples, concerning many environmental systems, they result from a mutual interaction between a flow (usually an open-channel flow) and a solid movable boundary. The evolution of this latter can be driven by several physical processes, such as phase change, mechanical erosion and chemical precipitation. This gives rise to complex boundary value problems. The course provides an introduction to the phenomenology of such instabilities and, with the use of the techniques from the hydrodynamic stability theory, some theoretical tools are provided for the quantitative evaluation of different kinds of morphological instabilities, in terms of the selected wavelength, wave celerity, growth rate and transient behavior.
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Modelli idrodinamici e morfodinamici (2h): Orr-Sommerfeld equations, shallow water equations
Fondamenti di teoria di stabilità idrodinamica, modale e non modale (4h): Instabilità di Rayleigh-Taylor, Instabilità di Kelvin-Helmoltz; Instabilità in shear-flows; Instabilità di film sottili;
Onde di gravità Trattazione debolmente non lineare e amplitude equation (4h): Esempio della convezione di Rayleigh-Benard
Instabilità morfologiche in ambienti alluviali (6h): Introduzione alla meccanica del sedimento. Ripples e Dune (1D), Barre (2D), Meandri (3D)
Instabilità morfologiche in ambienti glaciali e carsici (8h): Aspetti fenomenologici (surging, ice-stream, condotti englaciali, canali sopraglaciali, bedieres, meandri, scallops). Instabilità di Mullins-Sekerka. Modelli per icicle, ice-ripples e rills. Un modello universale di formazione delle stalattiti. Le crenulations. Cenni sulle potenzialità morfologiche in paleo-climatologia.
Hydrodynamic and morphodynamic models (2h): Orr-Sommerfeld equations, Shallow water equations Principles of hydrodynamic stability theory (modal and non-modal) 4h: Rayleigh-Taylor instability, Kelvin-Helmoltz Instability; Shear-flow instability; Thin films instability; Gravity waves.
Weakly nonlinear stability analysis and amplitude equation (4h): The example of Rayleigh-Benard convection Morphological instabilities in alluvial environments (6h): Introduction to sediment mechanics. Ripples and dunes (1D), Bars (2D), Meanders (3D).
Morphological instabilities in glacial and karst environments (4h): Phenomenology (surging, ice-stream, englacial conduits, supra-glacial channel, bediers, meanders, scallops). Mathematical modeling for icicles and ice-ripples. A universal model for stalactites' formation. Crenulations. Hints to the link between morphological patterns and paleoclimatology.
A distanza in modalità sincrona
On line synchronous mode
Presentazione report scritto
Written report presentation
P.D.2-2 - Giugno
P.D.2-2 - June