Sviluppo di modelli matematici e di un codice software per l'analisi numerica dell'interazione fluido struttura al metodo degli elementi finiti nelle turbine eoliche.
Negli ultimi 30 anni si è osservato un significativo aumento nella potenza meccanica convertita dalle turbine eoliche, e conseguentemente nella dimensione dei rotori. Il costante aumento delle dimensioni dei rotori, giustificato dal minore costo per kWh prodotto, porta con sé una serie di effetti indesiderati di tipo aeroelastico, causati dall'interazione tra carico aerodinamico, flessione elastica e dinamica inerziale. Questi possono causare pericolosi problemi di instabilità aeroelastica e vibratoria. Risulta dunque cruciale investigare il fenomeno aeroelastico in termini di FSI (Fluid-Structure Interaction) utilizzando moderni strumenti software, per progettare con rapidità, affidabilità e spese contenute la prossima generazione di turbine eoliche.
Con il presente progetto di ricerca si intende indagare il panorama di modelli fisici e numerici per analisi FSI agli elementi finiti applicati alle macchine a fluido, con particolare attenzione alle turbine eoliche, e costituire un software CAE (Computer Aided Engineering) di analisi e di simulazione che si inserirà nei processi di design, virtual prototyping e diagnostica delle turbine eoliche.
Nel problema FSI si osserva una mutua dipendenza tra parti fluide e parti strutturali: la risoluzione del problema aeroelastico combina le soluzioni dei problemi fluido e strutturale. Il progetto prevede la combinazione delle tecniche CFD (Computational Fluid Dynamics) e FEM (Finite Elements Method) per la risoluzione numerica del problema accoppiato.
I modelli numerici approfonditi permetteranno di eseguire analisi statiche e dinamiche su campi fluidi e su strutture metalliche o composite.
Il software sviluppato si dimostrerà uno strumento essenziale per il virtual prototyping, il design e la diagnostica delle macchine a fluido, grazie al quale sarà possibile ottenere informazioni dettagliate circa il campo fluidodinamico attorno a profili delle pale e circa la distribuzione degli sforzi sulla struttura.