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

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4.3 VALIDAZIONE DEL CODICE NUMERICO 75 di turbolenza adottato influenza fortemente la descrizione dello stallo dinamico. Tra i modelli usati, la Detached Eddy Simulation ha fornito i risultati più vicini a quelli sperimentali. Il modello DES non solo è stato in grado di predire la generazione di vorticità e la sua convezione, ma ha dimostrato anche una buona robustezza all’infittimento della griglia temporale. Inoltre con queste simulazioni è stata provata l’utilità dei dati sperimentali sul campo di velocità acquisiti con tecnica PIV per la validazione. Il coefficiente di momento per due giri consecutivi ha riportato, per valori di θ compresi tra 250 ◦ e 330 ◦ , valori leggermenti diversi a causa dell’interazione pala-vortice nella zona sottovento. Questo vuol dire che il trasporto della vorticità deve essere modellizzato correttamente dentro tutto il rotore della turbina, quindi per evitare una eccessiva dissipazione numerica bisogna infittire la mesh non solo nelle vicinanze della pala ma in tutta l’area del rotore.
5 P R E S TA Z I O N I D E L L A G I A M P T U R - B I N A Per studiare le prestazioni della GiampTurbina è stato usato il modulo aggiuntivo Six Degree Of Freedom (6-DOF). Il modello 6-DOF viene usato per simulazioni instazionarie di un corpo con 6 gradi di libertà, nel nostro caso l’unico grado di libertà è la rotazione intorno all’asse verticale. Il solutore 6-DOF calcola le forze e i momenti generati dal flusso sul corpo rigido, la pressione e le forze viscose vengono integrate su tutta la superficie del corpo rigido e possono essere aggiunte forze e momenti esterni. Le forze e i momenti che agiscono sul corpo vengono usate per calcolare con le equazioni cardinali la traslazione del centro di massa, la velocità angolare e l’assetto del corpo. Di conseguenza il solutore 6-DOF muove i vertici della mesh in accordo con i risultati di spostamento così calcolati. In particolare il modello adottato (6-DOF Embedded Motion Model) calcola il movimento di un oggetto mobile dentro una sfera (nel nostro caso un cilindro). La simulazione include un’interfaccia scorrevole interna tra il cilindro e il resto della mesh, permettendo la rotazione del cilindro (Figura 5.1). Questo approccio è utilizzato quando si hanno grandi angoli di rotazione, infatti si può infittire la mesh solo dentro l’area del cilindro mobile evitando di infittire tutta la mesh appesantendo i calcoli. Per ridurre i tempi di calcolo è stato scelto di valutare le prestazioni non di tutta la turbina, ma solo di una sezione. Inoltre sempre per ridurre il tempo di calcolo è stato trovato un compromesso tra il numero delle iterazioni per ogni time-step e il valore dei residui, che è stato sempre mantenuto inferiore a 10 −2 . Il diametro della turbina e la corda dei profili sono stati lasciati inalterati rispetto alle simulazioni di validazione. In particolare il modello utilizzato ha le seguenti caratteristiche GEOMETRIA MASSA • Altezza del rotore H = 15 cm; • Diametro della turbina D = 40 cm; • 4 pale con profili NACA0015 di corda c = 5 cm; 76
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Laureando: Giampaolo Cetraro Matric
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