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

4.2 GENERALITÀ SULLE SIMULAZIONI NUMERICHE 50
viscoso (y + < 5). Per tali modelli apposite funzioni tengono conto
della transizione dalla zona dominata dagli sforzi viscosi alla
zona dominata dagli effetti turbolenti: l’utilizzo di questi modelli
permette pertanto di risolvere completamente la struttura dello
strato limite, ma al tempo stesso è richiesto un elevato numero
di celle. I modelli di tipo High-Reynolds number sono invece solitamente
associati all’utilizzo di mesh meno fitte in prossimità
delle pareti con il primo strato di celle a parete localizzate all’interno
della regione logaritmica (y + > 30). Le informazioni sulle
condizioni di flusso per tali celle sono fornite dalle wall function.
Esse sono rappresentate da un set di relazioni matematiche utilizzate
per ottenere le condizioni al contorno per le equazioni di
conservazione: il modello di turbolenza risulta pertanto valido
solo all’esterno del sottostrato viscoso e quest’ultima zona non
viene risolta esplicitamente.
In tutte le simulazioni è stato usato il trattamento a parete
all-y + che è un modello ibrido che cerca di emulare l’high-y + per
mesh rade e il low-y + per mesh più fitte. Inoltre questo modello
è stato formulato per dare soluzioni soddisfacenti per mesh di
risoluzione intermedia, cioè quando il centro della cella cade nel
buffer layer dello strato limite.
Le condizioni al contorno assegnate per tutte le serie di simu- Condizioni al
lazioni sono le seguenti
contorno e iniziali
• Il valore di velocità per ogni simulazione viene fissato nella
sezione di ingresso (velocity inlet) come condizione al
contorno e in tutto il dominio come condizione iniziale.
• La pressione viene fissata nella sezione di uscita (pressure
outlet) come condizione al contorno e in tutto il dominio come
condizione iniziale, per tutte le simulazione la pressione
nella sezione di uscita è pari a 1 atm (101325 Pa).
• Per gli elementi del dominio che rappresentano profili, assi
e vele si assegna la condizione di wall. Questa condizione
equivale ad imporre le condizioni di impermeabilità ed
aderenza del fluido alla parete (no-slip).
• Nelle simulazioni 3D si assume che le sezioni superiore,
inferiore e laterali siano piani di simmetria. Star-CCM+ attribuisce
flusso nullo a tutte le grandezze di trasporto attraverso
un piano di simmetria, non esiste cioè flusso convettivo
(la componente della velocità normale al piano è nulla) e
neanche flusso diffusivo (i gradienti normali al piano, di
tutte le variabili sono nulli). Dato che non esiste sforzo
di taglio sul piano di simmetria, quest’ultimo può essere
interpretato come una parete senza attrito (slip wall).