Classificazione dei Profili di Corrente a Pelo Libero in Moto Permanente

Profili del pelo libero nel moto permanente

I profili possibili in un alveo cilindrico sono classificati seguendo un criterio critico proposto da Boudin: sono contrassegnati con una lettera rappresentativa della pendenza del canale, seguita da un numero che indica il rapporto tra l'altezza della corrente, l'altezza di moto uniforme h₀ e l'altezza critica k.

• F: canali a forte pendenza
• C: canali a pendenza critica
• D: canali a debole pendenza
• O: canali orizzontali
• I: canali in contropendenza

Esistono 12 diversi profili.

Alvei a debole pendenza

• Profilo D1 – profilo di rigurgito: Per h > h₀ > k si ha una corrente lenta con altezza superiore a quella del moto uniforme. Il numeratore (h - h₀) e il denominatore (dh/dx) sono positivi (dh/dx > 0), il che significa che la corrente è ritardata.
• Profilo D2 – profilo di richiamo: Per h₀ > h > k si ha una corrente lenta con altezza inferiore a quella del moto uniforme. Il numeratore è negativo mentre il denominatore è positivo (dh/dx < 0), quindi la corrente è accelerata.
• Profilo D3: Per h₀ > k > h la corrente risulta veloce; sia il numeratore che il denominatore sono negativi (dh/dx > 0), corrente ritardata.

Alvei a forte pendenza

• Profilo F1: Per h > k > h₀ si ha una corrente lenta. Sia il numeratore che il denominatore sono positivi (dh/dx > 0), corrente ritardata.
• Profilo F2: Per k > h > h₀ si ha una corrente veloce, con altezza maggiore di quella del moto uniforme. Il numeratore è positivo, il denominatore negativo (dh/dx < 0), corrente accelerata.
• Profilo F3: Per k > h₀ > h la corrente è veloce e la sua altezza è inferiore a quella del moto uniforme. Numeratore e denominatore sono negativi (dh/dx > 0), corrente ritardata.

Alvei a pendenza critica

• Profilo C1: Per h > h₀ = k corrente ritardata. Numeratore e denominatore sono positivi (dh/dx > 0).
• Profilo C3: Per h < h₀ = k corrente ritardata. Numeratore e denominatore sono negativi (dh/dx > 0).

Alvei a pendenza nulla

• Profilo O2: Per h > k corrente accelerata. Numeratore negativo e denominatore positivo (dh/dx < 0).
• Profilo O3: Per h < k corrente ritardata. Numeratore e denominatore negativi (dh/dx > 0).

Alvei in contropendenza

• Profilo I2: Per h > k corrente accelerata. Numeratore negativo e denominatore positivo (dh/dx < 0).
• Profilo I3: Per h < k corrente ritardata. Numeratore e denominatore negativi (dh/dx > 0).

Brusco allargamento

Nei tratti di condotta ove la corrente sviluppa una accentuata turbolenza, con formazione di vortici, si verificano perdite localizzate di energia. Queste perdite sono espresse in funzione del quadrato della velocità media della corrente. Nel caso di un brusco allargamento, applicando l'equazione globale dell'equilibrio dinamico al tratto di tubazione delimitato e indicando con α il coefficiente di ragguaglio dell'energia cinetica, si ha:

ΔE = α * (v₁² - v₂²) / 2g
ζ = (1 - A₁/A₂)²
ΔE = (1 - A₁/A₂)² * (αv₁² / 2g)