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

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5.3 SIMULAZIONI A DIFFERENTI VELOCITÀ DEL VENTO 87 siano gli stessi già studiati nella fase di validazione. Da un confronto tra le due configurazioni, notiamo subito come la coppia di spunto della configurazione di avvio (picchi di 50 rad/s 2 ) sia maggiore della coppia a regime ma l’accelerazione media ha un andamento decrescente con la velocità (si hanno picchi di accelerazione negativa, crescenti con la velocità). Al contrario la configurazione a regime ha picchi di accelerazione assai più modesti (10 rad/s 2 ) della configurazione Savonius, ma l’accelerazione media non decresce con la velocità. Ci aspettiamo quindi una maggiore generazione di potenza legata ad un più alto numero di giri raggiungibile dalla turbina. Purtroppo da queste prime simulazioni preliminari non è stato possibile valutare la velocità massima raggiungibile a regime. Questo perché aumentando la velocità di rotazione, va ridotto il time-step per i motivi già citati e si avrebbero tempi di calcolo esageratamente lunghi da eseguire con un singolo calcolatore. 5.3 SIMULAZIONI A DIFFERENTI VELOCITÀ DEL VENTO Le stesse simulazioni sono state effettute con velocità del vento pari a V∞ = 5 m/s. Si riportano di seguito i risultati ottenuti. [N*m] θ [ o ] [W] 3 2 1 0 -1 0.2 0.1 0 -0.1 360 180 Azimut Potenza istantanea Momento vela 1 Momento vela 2 Momento profili liberi Momento totale 0 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 Tempo [s] Figura 5.17: Momenti in configurazione di avvio per V∞ = 5 m/s
[N*m] θ [ o ] [W] [rad/s 2 ] [rad/s] 4 3 2 1 0 -1 0.3 0.2 0.1 0 -0.1 15 10 5 0 -5 30 25 20 15 10 5 360 180 5.3 SIMULAZIONI A DIFFERENTI VELOCITÀ DEL VENTO 88 Azimut Potenza istantanea Momento vela 1 Momento vela 2 Momento profili liberi Momento totale Accelerazione angolare Velocità angolare 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Tempo [s] Figura 5.18: Risultati numerici in configurazione di avvio per V∞ = 5 m/s Il comportamento in fase di avvio è lo stesso del caso precedente: la velocità mostra un andamento crescente nei primi istanti di avviamento e raggiunge un valore asintotico, in questo caso pari a ω = 30 rad/s. La potenza media in configurazione di avvio risulta pari a 2 W, invece in configurazione a regime, la potenza media è quasi nulla, questo perché l’accelerazione media è molto bassa ( ˙ω = 1, 5 rad/s 2 ). Dai valori a regime si può concludere che il valore di velocità del vento V∞ = 5 m/s può essere preso come limite inferiore per l’avvolgimento della turbina: sotto questa velocità la turbina deve rimanere in configurazione d’avvio per poter sfruttare al massimo le basse velocità del vento.
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Laureando: Giampaolo Cetraro Matric
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