Fluidodinamica - moto uniforme, una condizione di moto ideale

Fluidodinamica, il moto uniforme, una condizione di moto ideale

Per le correnti in pressione il moto uniforme costituisce la "normalità", nel caso delle correnti a pelo libero esso rappresenta un caso "eccezionale" e, per questo motivo, deve essere inteso come una condizione che non si potrà ritenere mai verificata se non in via approssimativa, quale un processo
di mota asintotico a cui tende lo stato della corrente.
Il moto uniforme può essere definito in vari modi, nel rispetto delle seguenti condizioni:

• velocità V costante;
• tirante idrico h costante;
• pelo libero parallelo alla generatrice dell'alveo;
• equilibrio tra forze motrici e forze resistenti.
Le suddette definizioni non assicurano però la presenza di moto uniforme, in alcuni casi possono risultare erronee. Volendo presentare una definizione rigorosa di moto uniforme, bisogna sottolineare le seguenti condizioni necessarie che devono essere soddisfatte:

• pendenza dell'alveo costante;
• scabrezza delle pareti uniformemente distribuita;
• portata costante nel tempo e nello spazio;
• alveo prismatico;
• asse del canale rettilineo;
• pressione dell'aria costante sulla superficie libera;
• fluido omogeneo;
• stazionarietà dei parametri fondamentali.
Se tutte le suddette condizioni sono soddisfatte e, al tempo stesso, sussiste la condizione di equilibrio tra la componente della forza gravitazionale diretta lungo la direzione di moto e le forze di attrito, allora si può parlare di condizione di moto uniforme, caratterizzato dal fatto che le particelle fluide non sono soggette ad alcuna accelerazione e quindi ad alcuna forza, secondo le leggi di Newton.
Ne deriva che:

• il campo di moto nella sezione idrica, e quindi la corrispondente velocità media, non varia lungo il canale;
  
• per una assegnata portata, la sezione idrica rimane costante;
• il tirante idrico non può essere soggetto a variazioni locali;
• il pelo libero è rettilineo e parallelo al fondo del canale;
• la linea dell'energia risulta parallela alla superficie del pelo libero e quindi anche al fondo del canale.
Il moto uniforme per correnti a pelo libero rappresenta una condizione di mota ideale. Per individuare le caratteristiche del deflusso di una corrente idrica, è importante la conoscenza del rapporto tra il tirante di moto uniforme e le altezze idriche riferite ad altre tipologie di moto. Lo studio di tale condizione si rivela fondamentale. In definitiva, la progettazione idraulica dei canali artificiali e basata sul calcolo del tirante idrico del moto uniforme, a patto che si tengano ben presenti le limitazioni di cui sopra.