Modellazione delle Correnti a Superficie Libera: Metodo LBM

Nel presente lavoro vengono proposti 2 modelli matematici mesoscopici basati sul metodo lattice Boltzmann per la risoluzione delle correnti a superficie libera. Il primo modello prevede la soluzione completa di tutto il campo di moto, utilizzando una trattazione 3D basata su una variante del modello LBM con tracciamento dell’interfaccia acqua – aria (front-tracking LBM) (Korner et al., 2005). Il secondo modello risolve invece le equazioni alle acque basse e trascura la componente verticale dell’accelerazione considerando valori mediati sulla verticale (Zhou, 2004). Il principale vantaggio del modello Lattice Boltzmann è legato alla semplicità dell'algoritmo e all’utilizzo di griglie strutturate cartesiane. Inoltre, avendo l'algoritmo un carattere puramente locale, il codice è facilmente parallelizzabile. Altri vantaggi sono legati al contesto di applicazione, considerato che la semplice gestione di geometrie complesse ben si adatta a morfologie naturali come quelle fluviali. Grazie alla natura mesoscopica del problema, la dinamica dell’interfaccia dei sistemi multifase viene riprodotta, con relativa semplicità, tramite le forze di interazioni fra le particelle.