Simulazione numerica bidimensionale di turbine marine ad asse verticale

In questo lavoro si è sviluppato un modello di previsione delle prestazioni di una turbina marina ad asse verticale seguendo un approccio di tipo teorico-numerico. E` stato utilizzato, come strumento di analisi, un codice di calcolo che risolve le equazioni di Navier-Stokes non stazionarie per campi di moto bidimensionali incomprimibili, adottando un metodo ai volumi finiti. Si è dapprima verificata l’esatta impostazione del metodo utilizzato per confronto con varie configurazioni di flusso per le quali sono reperibili in letteratura dati numerici e sperimentali. Successivamente si è utilizzato il codice, opportunamente modificato, per predire le caratteristiche di funzionamento di un modello semplice di turbina ad asse verticale, del tipo Darrieus, costituito da un’unica pala avente un profilo alare di tipo simmetrico con corda rettilinea, appartenente alla serie NACA. L’analisi delle prestazioni di questo modello semplificato di turbina è stata effettuata sia mediante visualizzazioni del campo di moto che si instaura intorno alla pala, sia calcolando l’evoluzione temporale della potenza disponibile all’asse. E’ stata condotta un’analisi parametrica al variare del numero di Reynolds e del rapporto l tra la velocità periferica del rotore e la velocità della corrente indisturbata. Per ciascuna coppia di valori di questi due parametri si è analizzato l’andamento dei coefficienti aerodinamici e del coefficiente di coppia al variare della posizione assunta dalla pala durante la rotazione, ottenendo così l’andamento del coefficiente di potenza in funzione del parametro lambda. Sono stati infine eseguiti confronti con risultati sperimentali disponibili in letteratura mettendo in evidenza l’attendibilità del modello numerico.