Analisi numerica di una turbina eolica ad asse verticale - Atomino FVG
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5.1 AVVIO IN CONFIGURAZIONE SAVONIUS 81<br />
golari <strong>di</strong> 60 r<strong>ad</strong>/s. Se la velocità supera questo valore è possibile<br />
ridurre il time-step durante la simulazione.<br />
I risultati numerici ottenuti per questa simulazione sono ripor- Risultati<br />
tati in Figura 5.6, da questi grafici è possibile riportare le seguenti<br />
conclusioni:<br />
• Il tempo necessario affinche si stabilizzi l’andamento perio<strong>di</strong>co<br />
della coppia e <strong>di</strong> conseguenza dell’accelerazione<br />
e della potenza è <strong>di</strong> circa 1 s. In questo transitorio il momento<br />
totale sviluppato dalla <strong>turbina</strong> si mantiene sempre<br />
maggiore <strong>di</strong> zero.<br />
• Dopo questo transitorio, i momenti delle due vele risultano<br />
ovviamente sfasati <strong>di</strong> 180 ◦ , e si hanno due attraversamenti<br />
dello zero. Il momento positivo risulta maggiore in valore<br />
assoluto <strong>di</strong> quello negativo per 50 ◦ < θ < 180 ◦ , quin<strong>di</strong> per<br />
0 ◦ < θ < 50 ◦ il momento risultante è negativo. Questo<br />
genera delle accelerazioni negative che nell’intervallo 0 ◦ <<br />
θ < 50 ◦ frenano la <strong>turbina</strong>. In particolare a θ = 25 ◦ il<br />
momento è minimo;<br />
• Notiamo (Figura 5.7) come i profili liberi generano momento<br />
massimo per posizioni angolari <strong>di</strong> θ = 160 ◦ + k · 180 ◦ . Si<br />
potrebbe pensare <strong>di</strong> sfasare i profili liberi spostandoli <strong>di</strong> 45 ◦<br />
verso le vele per contrastare il momento negativo <strong>di</strong> quest’ultime<br />
nell’intervallo 0 ◦ < θ < 50 ◦ , riducendo l’ampiezza<br />
delle oscillazioni che potrebbero danneggiare la struttura;<br />
• La velocità angolare ha un andamento crescente e tende<br />
asintoticamente al valore ω = 70 r<strong>ad</strong>/s, con oscillazioni<br />
legate all’accelerazione e in particolare con due oscillazioni<br />
per ogni giro della <strong>turbina</strong>;<br />
• La potenza, essendo funzione della coppia, risulta negativa<br />
negli stessi intervalli in cui il momento è negativo. La potenza<br />
me<strong>di</strong>a, calcolata dopo il primo secondo <strong>di</strong> transitorio<br />
è pari a P = 11 W. Considerando che la potenza <strong>di</strong>sponibile<br />
del vento è data da<br />
Pw = 1<br />
2 ρV3 ∞A = 0, 5 · 1, 184 · 10 3 · 0, 4 · 0, 15 = 35, 52 W<br />
in fase <strong>di</strong> avvio, la GiampTurbina ha un ren<strong>di</strong>mento massimo<br />
del 30%.<br />
In Figura 5.8 sono mostrate le streamlines e l’andamento <strong>di</strong> Streamlines e<br />
vorticità<br />
pressione sulle varie parti della <strong>turbina</strong>. Le zone rosse sono<br />
quelle dove la pressione è maggiore, e notiamo come il profilo
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