STUDIO DEGLI EFFETTI DELL'ANGOLO DI INCLINAZIONE DELLA LINEA MEDIA DELLA PALA SULLE PRESTAZIONI DI UNA TURBINA WELLS TRAMITE FLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE

This report aims to investigate the performance of a Wells turbine integrated into an Oscillating Water Column (OWC) system, seeking an optimal configuration for extracting mechanical energy from a fluid stream to improve the overall efficiency within an increasingly energy-dependent global landscape. In conducting this meticulous study, computational fluid dynamics (CFD) mathematical tools were employed as an alternative to direct laboratory experimentation based on physical models. The grid generation and the following numerical analysis were carried out using Ansys Fluent software, where a crucial phase involved the correct setup of the boundary conditions to consistently represent the phenomenon under investigation. The focus is given in determining the overall performance, analyzed through characteristic dimensionless parameters, specifically the torque coefficient, pressure drop coefficient, and aerodynamic efficiency. The validity and accuracy of the adopted numerical methodology are supported by a careful critical comparison with results available in international scientific literature for similar configurations. The examination of local flow fields, in terms of pressure and velocity distributions, aims to outline the fluid dynamic response of the new geometry, providing methodological insights for the development of high-efficiency marine power generation systems.

La presente relazione si ripropone di approfondire le prestazioni di una turbina Wells localizzata in una colonna d'acqua oscillante(OWC) alla ricerca di una configurazione ottimale per l'estrazione di energia meccanica da una corrente fluida al fine di incrementare l'efficienza complessiva in un panorama globale sempre più dipendente dall'energia. Nella conduzione minuziosa dello studio si è fatto ausilio di strumenti matematici appartenenti alla disciplina della fluidodinamica computazionale, come alternativa alla sperimentazione diretta da laboratorio, e strutturata sulla base di modelli fisici. Il programma che permette dapprima la realizzazione della griglia di calcolo e in secondo luogo l'analisi numerica propriamente detta è il software Ansys Fluent, all'interno del quale una fase cruciale è determinata dalla corretta impostazione delle condizioni al contorno così che vadano a rappresentare coerentemente il fenomeno che è nostra intenzione analizzare. L'attenzione è focalizzata sulla determinazione delle prestazioni globali, analizzate attraverso l'andamento dei parametri adimensionali caratteristici, in particolare il coefficiente di coppia, il coefficiente di caduta di pressione e l'efficienza aerodinamica, valutati al variare del coefficiente di portata. La validità e l'accuratezza della metodologia numerica adottata sono supportate da un attento confronto critico con i risultati e i modelli idrodinamici disponibili nella letteratura scientifica internazionale su configurazioni analoghe. L'esame dei campi di moto locali, in termini di pressioni e velocità, punta a delineare la risposta fluidodinamica della nuova geometria, offrendo spunti metodologici per lo sviluppo di sistemi di generazione marina ad alta efficienza.