Campi di moto in canali

I flussi in canali sono quelli tipici dei liquidi con presenza di una superficie libera. Ci sono molti esempi pratici di tali flussi, sia artificiali (ponti-canali, sfioratori, canali, stramazzi, canali drenanti, tombini) che naturali (torrenti, fiumi, estuari, piane inondabili). Tali campi di moto sono governati dagli effetti della gravità. La presenza della superficie libera, la quale si trova a pressione atmosferica, semplifica e complica ad un tempo l’analisi. L’aiuta perché la pressione può essere considerata costante lungo tutta la superficie libera, la quale, in sezione longitudinale, coincide di fatto con la linea piezometrica. A differenza dei flussi in condotti chiusi, il gradiente di pressione non è il fattore diretto nei flussi nei canali, dove il bilancio delle forze è legato alla gravità e alla scabrezza. Tuttavia, la superficie libera complica l’analisi di questi campi di moto perché la sua forma non è nota a priori. Il profilo del pelo libero cambia al mutare delle condizioni e deve essere considerata un’ulteriore incognita del problema, soprattutto nei problemi di moto vario che comportano la presenza di onde.
I flussi in canale sono generalmente turbolenti, vista la scala geometrica con cui normalmente si tratta e il valore relativamente piccolo della viscosità cinematica, e tridimensionali; talvolta il moto si presenta vario e spesso sorprendentemente complesso a causa della geometria.