• CFD
• Fattibilità
• FEM
• Fluent
• orientabile
• pala

Il presente lavoro, svolto in collaborazione con EsaStudio (Pisa - Ospedaletto) mira a valutare la fattibilità di una turbina idraulica ad asse verticale da destinare ad applicazioni fluviali e in grado di generare potenze dell’ordine del kWatt. L’analisi viene condotta per il territorio circostante l'area pisana illustrando una possibile locazione dell’impianto in questione. L’originalità del dispositivo consiste in meccanismi di riduzione delle perdite per attriti; tale riduzione è realizzata permettendo alle pale di auto-orientarsi in modo da formare un angolo ortogonale all’asse di rotazione della girante fornendo così la massima forza di spinta ottenuta dalla corrente di fluido in fase attiva e, in modo da offrire la minima superficie attiva quando il moto delle pale è contro corrente. Il lavoro è strutturato in quattro fasi.
La prima parte del lavoro, effettuata tramite l’uso del software MathCad, è finalizzata alla realizzazione di un modello matematico in grado di valutare le forze che agiscono su una pala della turbina in una rivoluzione completa intorno all’asse di rotazione. La seconda parte consiste in una serie di analisi CFD per validare quanto trovato nel modello MathCad e determinare il numero di pale necessario a massimizzare la potenza della turbina. Atale scopo si genera la geometria sulla quale effettuare l’analisi e successivamente, dopo aver opportunamente suddiviso il dominio di partenza in più sottodomini, si costruiscono le griglie di volume utilizzando Ansys ICEM CFD. Quindi attraverso l’ausilio del codice di calcolo Fluent, si passa alla fase di simulazione; si illustra il modello di calcolo adottato, i settaggi adoperati, le condizioni al contorno imposte e i risultati conseguiti.
La terza parte del lavoro è invece incentrata sul progetto costruttivo di un prototipo di questa turbina noti i risultati ottenuti nei capitoli precedenti. I carichi agenti sulla superficie della pala vengono trasferiti da Fluent ad Ansys mediante una procedura Fortran.. Il prototipo, con raggio al tip della pala di 1 m e con velocità in ingresso del fluido di 2m/s riesce a generare potenze dell’ordine di 0,5 kWatt. Nell’ultima parte del lavoro vengono discussi i risultati e tracciate alcune conclusioni e sviluppi futuri