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INGEGNERIA MARITTIMA e ENERGIA DALLE ONDE

Corso Ingegneria Civile
Curriculum PROGETTAZIONE DI STRUTTURE CIVILI, DI INFRASTRUTTURE IDRAULICHE E DI SISTEMI PER LE ENERGIE RINNOVABILI
Orientamento Orientamento unico
Anno Accademico 2019/2020
Crediti 9
Settore Scientifico Disciplinare ICAR/02
Anno Primo anno
Unità temporale Primo semestre
Ore aula 72
Attività formativa Attività formative caratterizzanti

Canale unico

Docente ALESSANDRA ROMOLO
Obiettivi Studio della meccanica delle onde di mare: onde periodiche e onde irregolari. Previsioni in tempi brevi e in tempi lunghi. Dimensionamento delle dighe marittime di tipo “a cassoni cellulari a parete verticale” e di tipo “a gettata”.
Acquisire le nozioni fondamentali per la stima del potenziale di energia ondosa in una fissata località; overview dei dispositivi per lo sfruttamento dell’energia dalle onde. Studio dei sistemi oscillanti per la conversione dell’energia ondosa. Sistemi a colonna d’acqua oscillante (oscillating water column, OWC) e corpi galleggianti per lo sfruttamento dell’energia ondosa
Programma ONDE PERIODICHE: ANALISI PUNTUALE DEL CAMPO DI MOTO.
Moti a potenziale, equazione di continuità, teorema di Bernoulli.
Le equazioni differenziali di un moto irrotazionale a superficie libera.
Fenomenologia di un moto ondoso.
La teoria di Stokes al primo ordine.
Analisi della relazione di dispersione lineare.
Fenomenologia di un moto ondoso.
Introduzione allo studio delle onde tridimensionali.
Riflessione delle onde.

ONDE GENERATE DAL VENTO: CONCETTI E NOZIONI DI BASE.
Il concetto di “stato di mare”.
La teoria degli stati di mare nel dominio del tempo.
Relazioni di base nella teoria degli stati di mare.
Una forma matematica per gli spettri delle onde di vento. Lo spettro JONSWAP.
Possibilità di eseguire direttamente in mare o in lago le prove su modelli in scala ridotta di strutture marittime.
La larghezza dello spettro.

ANALISI DEGLI STATI DI MARE: IL DOMINIO DEL TEMPO.
Perché l’elevazione d’onda (t) rappresenta un processo aleatorio stazionario gaussiano ed ergodico.
Probabilità congiunta di (t) e delle sue derivate.
Il passaggio logico di Rice.
Corollari del problema di Rice.
Il periodo medio delle onde.
Il periodo delle onde più alte, e la probabilità delle altezze d'onda in ipotesi di spettro arbitrario.
Verifiche sperimentali.
L’altezza d'onda massima attesa in uno stato di mare di assegnata durata.


DIMENSIONI, DIREZIONI E DURATE DELLE ONDE IN UNA LOCALITÀ.
La funzione HS(t).
La probabilità omnidirezionale dell’altezza significativa.
Probabilità delle altezze significative nei mari italiani.
L’onda massima attesa in una mareggiata di assegnata storia.
Il modello della "mareggiata triangolare equivalente (MTE)".
Le durate delle mareggiate.
Il mare equivalente.

PREVISIONI IN TEMPI LUNGHI. (1 CFU)
Il periodo di ritorno R(HS>t).
Altezza significativa di assegnato periodo di ritorno e sua persistenza.
La probabilità che un evento naturale di assegnate caratteristiche si realiz zi almeno una volta durante la vita di progetto di una struttura.
La catena di calcolo L, P R h(R)
Opere di difesa portuale o costiera: lo stato di mare convenzionale di progetto.

ANALISI E PREVISIONE DELLE SOLLECITAZIONI SULLE STRUTTURE COSTIERE.
Le dighe a cassoni cellulari a parete verticale.
Analisi delle pressioni che le onde esercitano su una diga a parete verticale.
Forze sulle dighe a parete verticale.
Dimensionamento delle dighe a parete verticale.
Le dighe a gettata.
Dimensionamento dei massi della mantellata per le dighe a gettata.

IL POTENZIALE DI ENERGIA ONDOSA IN UNA FISSATA LOCALITA’ e SISTEMI PER LO SFRUTTAMENTO DELL’ENERGIA IN MARE
Espressioni del vettore flusso medio di energia, per le onde progressive.
Stima dell’energia ondosa associata ad uno stato di mare.
Sistemi per lo sfruttamento dell’energia delle onde in mare. Schemi e principi di funzionamento.

SISTEMI OSCILLANTI PER LA CONVERSIONE DELL’ENERGIA ONDOSA
Descrizione matematica dei sistemi oscillanti.
Oscillazione libera e oscillazione forzata.
Relazione tra potenza ed energia. Oscillazione armonica: potenza attiva e potenza reattiva.
Interazione onda-corpo oscillante: forza idrodinamica che agisce su un corpo oscillante, radiazione da un corpo oscillante. Massa aggiunta. Condizione di risonanza.
Assorbimento di energia ondosa da parte di un corpo oscillante in movimento – Potenza massima assorbita - Potenza utile massima convertita - Controllo ottimale per massimizzare l'energia convertita

SISTEMI A COLONNA D’ACQUA OSCILLANTE (OSCILLATING WATER COLUMN, OWC) e CORPI GALLEGGIANTI PER LO SFRUTTAMENTO DELL’ENEGIA ONDOSA
Interazione delle onde con sistemi a colonna d'acqua oscillante
Potenza assorbita - Potenza massima assorbita
OWC con PTO - Potenza convertita
Introduzione agli innovativi REWEC o U-OWC, avanzamento dei sistemi OWC.
Assorbimento dell’energia ondosa mediante sistemi a corpo oscillante. Potenza assorbita per sistemi con un grado di libertà. Massima potenza utile convertita.
Testi docente • Paolo Boccotti, 1997. “Idraulica Marittima”, Ed. UTET
• Paolo Boccotti, 2000. “Wave Mechanics for Ocean Engineering”, ELSEVIER
• Paolo Boccotti, 2014. “Wave Mechanics and wave loads on Marine Structures”, ELSEVIER
• Paolo Boccotti, 2004. “Gli impianti REWEC”, BIOS
• Johannes Falnes, 2002. Ocean Waves and Oscillating Systems, CAMBRIDGE University Press
Erogazione tradizionale
Erogazione a distanza No
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta No
Valutazione prova orale No
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto No
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No

Ulteriori informazioni

Descrizione Descrizione
Programma Corso Ingegneria Marittima ed Energia dalle Onde (programma) Descrizione
Nessun avviso pubblicato
Nessuna lezione pubblicata
Codice insegnamento online non pubblicato
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