Università degli Studi di Napoli "Parthenope"

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TRASPORTO E DIFFUSIONE NELL'OCEANO E NELL'ATMOSFERA

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico: 
2017/2018
Tipologia di insegnamento: 
A scelta dello studente
Tipo di attività: 
Opzionale
Corso di afferenza: 
Corso di Corso di Laurea Magistrale in SCIENZE E TECNOLOGIE DELLA NAVIGAZIONE
Settore disciplinare: 
OCEANOGRAFIA E FISICA DELL'ATMOSFERA (GEO/12)
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
6
Anno di corso: 
2
Docenti: 
ZAMBIANCHI Enrico
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
48

Obiettivi

Il corso si prefigge di fornire agli studenti le nozioni fondamentali, teoriche ed applicative, della cosiddetta fluidodinamica ambientale.
- Conoscenza e capacità di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere i contenuti del corso e le modalità di trattamento dei fenomeni che causano una modificazione della concentrazione di una sostanza estranea in un corpo recettore fluido.
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve mostrare la capacità di applicare il corretto approccio alle situazioni di immissione di sostanze estranee in un corpo recettore fluido a partire dai dati disponibili e dagli output richiesti.
- Autonomia di giudizio: Lo studente deve essere in grado di sapere valutare in maniera autonoma situazioni diverse da quelle standard presentate dal docente durante il corso e di adottare le migliori metodologie risolutive.
- Abilità comunicative: Lo studente deve avere la capacità di presentare il materiale del corso all’interno di una verifica orale utilizzando correttamente il linguaggio scientifico.
-Capacità di apprendimento: Lo studente deve essere in grado di aggiornarsi in futuro, tramite la consultazione di testi e pubblicazioni (prevalentemente in lingua inglese) allo scopo di acquisire la capacità di approfondire i processi di trasporto e di trasformazione di sostanze estranee sversate in corpi recettori fluidi.

Prerequisiti

È necessario avere acquisito e assimilato le conoscenze fornite dai corsi di:
- Analisi matematica I e II
- Fisica I e II

Contenuti

- Trasporto e trasformazioni (2hr)
Definizione di concentrazione

- Trasporto fisico, Approccio Euleriano (10hr)
Legge di Fick
Equazione di diffusione
Teorema di Buckingham
Soluzione dell’equazione di diffusione per sversamenti puntuali nello spazio e nel tempo, per sversamenti continui nello spazio e puntuali nel tempo, per sversamenti puntuali nello spazio e continui nel tempo
Equazione di avvezione-diffusione
Il numero di Péclet

- Trasporto fisico, Approccio Lagrangiano (10hr)
Random walk
Distribuzione di Bernoulli
Diffusività nel caso del modello semplificato del random walk
Sversamento continuo nello spazio o nel tempo in un bacino limitato dal punto di vista Lagrangiano
Connessione tra random walk e equazione di diffusione
Concentrazione Euleriana e probabilità Lagrangiana
Equivalenza tra i due approcci

- Trasformazioni chimiche, fisiche e biologiche (4hr)
Equazione di avvezione-diffusione-reazione

- Turbolenza tri- e bi-dimensionale (4hr)
Statistica di singola particella: diffusione alla Taylor

- Processi caotici (6hr)
Mappa logistica: dinamica delle popolazioni
Mixing e caos deterministico
Esponente di Lyapunov

- Applicazioni modellistiche di search and rescue in mare (2hr)
- Applicazioni modellistiche di qualità delle acque e dell'aria (4hr)
- Esempi di applicazioni in Mediterraneo e suoi sottobacini (6hr)

Metodi didattici

Lezioni frontali integrate da seminari di esperti ed esercitazioni

Verifica dell'apprendimento

Esame orale, che comprende una applicazione di un modello di qualità delle acque o dell'aria.

La prova d’esame si prefigge di verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente descritti. Ciò comporterà la verifica dell’effettiva comprensione degli aspetti di base e avanzati dei processi di trasporto e di trasformazione nei due principali fluidi geofisici, nonché dell’apprendimento generale degli argomenti trattati.
Nell’attribuzione del voto sarà altresì valutata la capacità dello studente di trasmettere i contenuti, anche con riferimento alla sua competenza linguistica e al suo uso della terminologia propria della materia.

Testi

- appunti e trasparenze disponibili sul portale di e-learning
- Scott A. Socolofsky & Gerhard H. Jirka: Environmental Fluid Mechanics Part I: Mass Transfer and Diffusion
(scaricabile dal web: https://ceprofs.civil.tamu.edu/ssocolofsky/ocenx89/downloads/book/socolo...)
- GT Csanady: Turbulent Diffusion in the Environment, Reidel pub
- A Vulpiani: Determinismo e Caos, Carocci ed.

Altre informazioni