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

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