3D MODELLING OF TRANSVERSAL GRATES, COMPARISON OF NUMERICAL RESULTS WITH EXPERIMENTAL DATA

The full scale (1:1) test platform located at the UPC (Universitat Politècnica de Catalunya) allows us to reproduce the local runoff process and the study of inlet grates or other types of capture systems. Over the last few years, several tests have been made on this platform, which has helped to determine the efficiency of each grate based on the chosen parameters, such as approaching discharge and flow depth. Prof. Gómez Valentin Manuel and Prof. Russo Beniamino proposed a new law, which would define the grate efficiency as a function of the just mentioned parameters. The goal of this study was to reproduce these tests for a specific grate (ULMA FNX 250 FTDM) with numerical code FLOW-3D which solves the RANS equation (Reynolds Average Navier Stokes Equations); this is the best method to perform such detailed analysis. The model includes the complete platform and the inlet zone, excluding all unnecessary parts, decreasing the simulation computational cost. The calibration was made comparing the results from the numerical simulation with measurements taken during the experimental tests, such as the flow depth and the captured discharge by the grate; the results were taken once the steady flow was reached. The model’s final results showed minor acceptable errors and thus guarantee the validity of the process. The analysis of the results allows us to better understand how much water is intercepted by the studied grate. This helps us determine the most adaptable process to a definite work condition; with this information it also possible to propose a new inlet-design guideline to improve its capture efficiency. In conclusion, we determined that with good meshing, good modelling and good calibration it is possible to use CFD solvers like Flow3D as an effective substitute for laboratory tests. This is because they allow extrapolating much more information on the model.

MODELLAZIONE 3D DI GRATE TRASVERSALI, COMPARAZIONE DI RISULTATI NUMERICI CON DATI SPERIMENTALI. La piattaforma in scala 1:1 della UPC (Universitat Politècnica de Catalunya) permette di riprodurre i processi di scorrimento superficiale dovuti ad eventi atmosferici ed altresì lo studio di componenti di drenaggio urbano come grate, tombini, griglie, ecc ecc. Durante gli ultimi anni, su questa piattaforma, sono stati compiuti molteplici per la definizione dell’efficienza di captazione delle suddette grate, in funzione di parametri quali tirante e portata approcciante alla grata. E’ stata proposta una legge che pone in relazione proprio l’efficienza di queste con i parametri appena citati. Il cuore di questo studio è di riprodurre i test eseguiti per una grata in particolare (ULMA FNX 250 FTDM) mediante simulazioni numeriche compiute con il software di fluidodinamica computazione Flow-3D il quale risolve le RANS equations o Reynolds Average Navier Stokes Equations per differenti campi di moto e fluidi; il miglior approccio per l’approssimazione delle Equazioni di Navier-Stokes. Il modello numerico include tutta la piattaforma e la zona comprendente la grata di drenaggio, escludendo tutti quegli elementi non necessari alla simulazione al fine di migliorarne le prestazioni in termini di costo computazione. La calibrazione è stata fatta comparando i risultati ottenuti numericamente con i risultati ottenuti nelle simulazioni reali; i dati sono stati rilevati al raggiungimento del moto stazionario. Il confronto dei risultati ottenuti con le due metodologie ha evidenziato qualche piccola differenza, ma non tale da poter considerare il modello come non affidabile. L’analisi dei risultati permette di comprendere meglio come e quanta acqua viene intercettata dalla grata in studio permettendo di scegliere la più adatta in funzione di differenti condizioni di lavoro; con queste informazioni è altresì possibile proporre delle linee guida per la definizione di migliori geometrie per le suddette grate al fine di incrementarne l’efficienza di captazione. In conclusione è possibile dire che l’utilizzo di programmi come questo, in sostituzione a test in laboratorio, può essere contemplato anche in vista del fatto che è possibile estrapolare molte informazioni in più rispetto alla realtà, come ad esempio il numero di Froude o i campi di velocità del fluido.