ANALISI CFD DI UNA TURBINA TIDAL PER LO SFRUTTAMENTO DELL'ENERGIA DALLE CORRENTI MARINE

This thesis work is positioned within the context of marine renewable energy exploitation, with a specific focus on tidal stream turbines for predictable and clean power generation. The main objective of this study is the definition, optimization, and three-dimensional modeling of a turbine blade, which represents a critical component for capturing water power efficiently. The adopted methodology involves, firstly, a theoretical and hydrodynamic analysis to define the optimal hydrofoil profiles along the radial span of the blade. Secondly, utilizing the discretized geometric data alongside chord and twist parameters, a computer-aided design (CAD) reconstruction was performed within the Autodesk Inventor environment. By importing coordinate points and applying advanced surface and solid modeling techniques (Loft), a smooth transition of the profiles was generated from the root to the tip. The resulting blade model was ultimately integrated and assembled in a three-dimensional environment with the rotor hub, ensuring that all parts fit together with perfect continuity. The clean model obtained through this workflow establishes the fundamental prerequisite and geometric baseline for domain discretization (meshing) and Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations, aimed at evaluating performance coefficients and validating the turbine's fluid-dynamic behavior.

Questo lavoro di tesi si inserisce nel contesto dello sfruttamento delle energie rinnovabili marine, con un focus specifico sulle turbine Tidal (tidal stream turbines) per una generazione di energia pulita e prevedibile. L'obiettivo principale di questo studio è la definizione, l'ottimizzazione e la modellazione tridimensionale di una pala di turbina, che rappresenta un componente critico per catturare l'energia idraulica in modo efficiente. La metodologia di studio prevede, in primo luogo, un'analisi teorica del profilo idrodinamico (hydrofoil) adottato lungo lo sviluppo radiale della pala. In secondo luogo, utilizzando i dati geometrici discretizzati insieme ai parametri di corda e svergolamento (twist), è stata eseguita una ricostruzione CAD (Computer-Aided Design) all'interno dell'ambiente Autodesk Inventor. Importando i punti di coordinata e applicando tecniche avanzate di modellazione superficiale e solida (Loft), è stata generata una transizione fluida dei profili dalla radice alla punta. Il modello di pala risultante è stato infine integrato e assemblato in un ambiente tridimensionale con il mozzo del rotore, garantendo che tutte le parti si accoppiassero con una perfetta continuità. Il modello "pulito" ottenuto attraverso questo flusso di lavoro stabilisce il prerequisito fondamentale e la base geometrica per la discretizzazione del dominio (meshing) e per le simulazioni di fluidodinamica computazionale (CFD), finalizzate alla valutazione dei coefficienti di prestazione e alla validazione del comportamento fluidodinamico della turbina.