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

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I risultati numerici ottenuti con queste prime simulazioni preliminari
sono confortanti e confermano che una Savonius avvolgibile
può essere una buona soluzione per avviare una Darrieus. Ovviamente
sono necessarie altre simulazioni per affinare i risultati,
in particolare sarebbe positivo poter simulare tutto il flusso tridimensionale
e non solo una sezione di flusso intorno alla turbina.
Per una simulazione della turbina completa è necessario però Tempi di calcolo
un cluster di processori, in quanto le simulazioni effettuate per
questa tesi sono il risultato di un compromesso tra accuratezza
dei risultati (i residui sono stati mantenuti inferiori a 10 −2 , ma
è consigliabile un valore minore) e tempi di calcolo ragionevoli.
Per riportare un esempio, nella simulazione in configurazione
di avvio a V∞ = 10 m/s il time-step era pari a ∆t = 5 · 10 −4 s,
per ogni time-step sono state impostate 6 iterazioni per avere
residui inferiori a 10 −2 , per ogni iterazione il tempo di calcolo
con un processore a 2, 5 GHz è stato di circa ti = 60 s (oltre alle
equazioni di Navier-Stokes e ai modelli di turbolenza, andavano
risolte anche le equazioni cardinali discretizzate del corpo rigido).
Quindi per simulare un secondo di flusso e di movimento della
turbina, il tempo di calcolo è stato pari a
ti · i · 1
1
= 60 · 6 ·
∆t 0, 0005 = 720 · 103s ≈ 8, 3 giorni
Questo valore giustifica la necessità di far lavorare più processori
in parallelo.
Inoltre le simulazioni con la geometria completa permetterebbero
di studiare l’ottimizzazione del design della turbina, infatti
si potrebbero valutare le seguenti modifiche
• valutare se esiste un rapporto tra diametro della Savonius e
diametro della Darrieus che ottimizza le prestazioni.
• trovare il miglior rapporto tra altezza e diametro (H/D)
e tra corda del profilo e diametro della turbina (c/D), e
valutare se cambiando tipo di profilo, con diverso spessore
e curvatura le prestazioni migliorano.
• valutare se esiste un migliore posizionamento relativo delle
pale. In questo studio le pale sono equispaziate (∆θ = 90 ◦ ),
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