Analisi numerica di una turbina eolica ad asse verticale - Atomino FVG

3.2 CENNI SULLA MODELLIZZAZIONE DELLA TURBOLENZA 41
3.2.4 Turbolenza di parete
Lo strato limite turbolento può essere considerato composto
da tre diversi strati in cui il profilo di velocità è sensibilmente
differente:
• il sottostrato laminare (inner layer), dominato dalla diffusione
molecolare, in quanto sono nulle o molto piccole le
fluttuazioni di velocità e quindi gli sforzi di Reynolds e il
profilo di velocità è lineare;
• lo strato esterno (outer layer) nel quale sono preponderanti
gli sforzi turbolenti;
• lo strato di sovrapposizione (overlap layer o log law region)
nel quale il profilo della velocità media mostra un andamento
logaritmico.
Risultati sperimentali e numerici hanno evidenziato come all’interno
dello strato limite turbolento la velocità u possa essere
messa in relazione con la distanza dalla parete y attraverso l’uso
di parametri adimensionalizzati y + e u + definiti da
y + = yu∗
ν
e u + = u
dove u∗ è la velocità d’attrito definita come
τw
u∗ =
ρ
con τw sforzo a parete pari a
τw = h
dp
dx y=0
Il parametro y + è simile ad un numero di Reynolds locale,
quindi il suo valore determina l’importanza relativa del contributo
viscoso e del contributo turbolento nello sforzo di taglio. Per
valori di y + minori di 50 esiste un forte contributo della viscosità
molecolare allo sforzo di taglio. Per valori di y + maggiori di
30 ÷ 50 questo contributo diventa trascurabile.
Alla parete, la condizione di aderenza impone che la velocità Inner layer
sia nulla, quindi lo sforzo di Reynolds si annulla e lo sforzo alla
parete τw è dovuto interamente al contributo viscoso. Nella zona
immediatamente adiacente alla parete, gli sforzi sono totalmente
dovuti agli sforzi viscosi. Questo strato è chiamato sottostrato
viscoso, ed è molto sottile, con un basso valore di y + (y + < 5). Lo
sforzo di taglio è praticamente costante e uguale allo sforzo di
u∗