ANALISI DELLE PRESTAZIONI DI UNA TURBINA WELLS A CORDA VARIABILE

This thesis is set within the framework of renewable energy, a crucial sector today due to the climate crisis and the global geopolitical situation, which intensifies the instability of fossil fuel markets. Among clean energy sources, wave energy harvesting through Oscillating Water Column (OWC) systems holds great potential, although the overall efficiency is heavily affected by the fluid dynamic limitations of the traditional Wells turbine. This study analyzes an innovative geometric proposal aimed at improving the machine's performance: the introduction of blades with a chord that increases with the radius. The objective is to evaluate, through numerical CFD simulations in Ansys Fluent, the impact of this geometric variation on the aerodynamic performance of the turbine. The investigation focuses on characterizing the device using key dimensionless parameters—such as the torque coefficient, the pressure drop coefficient, and the aerodynamic efficiency—expressed as a function of the flow coefficient. The reliability and robustness of the established numerical model are verified through a rigorous calibration process and a critical comparison with data and research works available in the international scientific literature. A detailed analysis of the pressure and velocity fields aims to quantify the actual aerodynamic behavior of the new geometry, providing valuable insights for the development of technologies aimed at energy independence.

Il presente lavoro di tesi si inserisce nel panorama delle energie rinnovabili, oggi cruciale a causa della crisi climatica e della situazione geopolitica globale che accentua l’instabilità dei mercati legati ai combustibili fossili. Tra le fonti pulite, lo sfruttamento del moto ondoso tramite sistemi Oscillating Water Column (OWC) offre grandi potenzialità, sebbene l’efficienza complessiva sia fortemente influenzata dalle criticità fluidodinamiche della turbina Wells tradizionale. Questo elaborato analizza una proposta geometrica innovativa volta al miglioramento del comportamento della macchina: l’introduzione di pale a corda crescente al crescere del raggio. L’obiettivo `e valutare, tramite simulazioni numeriche CFD in ambiente Ansys Fluent, l’impatto di tale variante geometrica sulle prestazioni aerodinamiche della turbina. L’indagine si concentra sulla caratterizzazione del dispositivo attraverso i principali parametri adimensionali, quali il coefficiente di coppia, il coefficiente di caduta di pressione e l’efficienza aerodinamica, espressi in funzione del coefficiente di portata. L’affidabilità e la robustezza del modello numerico impostato vengono verificate attraverso un rigoroso processo di calibrazione e confronto critico con i dati e i lavori di ricerca già presenti nella letteratura scientifica internazionale. L’analisi dettagliata dei campi di pressione e velocità mira a quantificare l’effettivo comportamento aerodinamico della nuova geometria, fornendo elementi utili allo sviluppo di tecnologie per l’indipendenza energetica.