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

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4.3 VALIDAZIONE DEL CODICE NUMERICO 53 Il profilo NACA0015 è stato generato con Xfoil e discretizzato con 160 punti. In Tabella 4.1 sono riassunte le caratteristiche della mesh. Regioni → Fluido Rotante Rotore Profilo ∆x (m) 0, 008 0, 004 0, 002 n. celle 7171 18930 celle totali 26101 Contorni → inlet lati outlet asse profilo facce 21 258 17 58 75 spessore celle quadrilatere (m) 5 · 10 −5 Tabella 4.1: Caratteristiche della mesh di validazione 4.3.2 Risultati sperimentali La simulazione vuole rappresentare le condizioni di flusso a Re = 50000 con λ = 2, quindi velocità del flusso entrante pari a V∞ = 7, 5 m/s e velocità angolare della turbina pari a ω = 75 rad/s (11, 93 giri/s). In Figura 4.8 sono mostrati i risultati sperimentali per questo regime ottenuti da Simão Ferreira et al. (2008). Possiamo vedere come il flusso sia caratterizzato da un forte rilascio di vorticità dal bordo d’attacco, dove si stacca un vortice che ruota in senso orario (vorticità negativa) e dal bordo d’uscita, dove si forma una scia che tende a ruotare verso l’alto a causa della depressione generata sul dorso dal distacco dello strato limite. La validazione della simulazione sarà effettuata confrontando il campo di vorticità in prossimità del profilo per le posizioni angolari 3 comprese tra θ = 90 ◦ e θ = 113 ◦ ; questa scelta è giustificata dalla presenza in queste posizioni dell’evoluzione della vorticità rilasciata dal bordo d’attacco. In queste due posizioni azimutali si ha che: • a θ = 90 ◦ la vorticità rilasciata dal bordo d’attacco si estende in una regione lunga circa una corda; invece la scia al bordo d’uscita è di piccola entità (Figura 4.9). • a θ = 113 ◦ la scia rilasciata al bordo d’uscita si è estesa sul dorso del profilo a causa della bassa pressione e la vorticità positiva (antioraria) si è posta tra il profilo e la vorticità di bordo d’attacco precedentemente rilasciata. I risultati sperimentali a disposizione per i confronti sono costituiti dal valor medio della circolazione in prossimità del 3 θ = 0 ◦ corrisponde alla posizione del profilo sotto all’asse in direzione parallela a V∞
4.3 VALIDAZIONE DEL CODICE NUMERICO 54 (a) evoluzione della vorticità negativa (oraria) generata dal bordo d’attacco per λ = 2 a 90 ◦ , 108 ◦ , 133 ◦ e 158 ◦ (b) evoluzione della vorticità positiva (antioraria) generata dal bordo d’uscita Figura 4.8: Risultati sperimentali con tecnica PIV profilo nelle posizioni angolari di θ = 90 ◦ ,98 ◦ ,103 ◦ ,108 ◦ e 113 ◦ . Questo valor medio è relativo al vortice rilasciato dal bordo d’attacco quando esso è chiaramente separato dalla superficie del profilo. Il contorno del vortice è determinato dalle zone a vorticità nulla. In Figura 4.10 sono riportate le strutture vorticose di 3 delle 30 misure istantanee acquisite ad ogni giro della turbina e usate per calcolare la media della vorticità in una determinata
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