La turbina Pelton è una macchina caratterizzata da una geometria fully 3D e da un funzionamento fortemente instazionario, complicato dalla coesistenza di aria e acqua al suo interno. Le prove sperimentali su modello risultano complesse e costose e l’utilizzo di software CFD/FEM rappresenta quindi un valido aiuto nelle fasi di sviluppo e progettazione.
Il lavoro in oggetto si propone di modellizzare fluidodinamicamente la girante allo scopo di ottenere il campo di pressioni esistente sui cucchiai. Ciò ha consentito di implementare una procedura di calcolo per la valutazione completa degli sforzi dinamici legati alla natura spazio-tempo variante delle pressioni all’interno del cucchiaio. È stato possibile, infatti, combinare un’analisi armonica completa, condotta in modo indipendente dal carico reale, con il contributo armonico derivante dalla scomposizione di Fourier delle pressioni su un numero finito e predefinito di superfici. Utilizzando un semplice algoritmico di calcolo, partendo dagli stress dinamici derivanti da una pressione unitaria applicata a delle predefinite superfici del cucchiaio e dalla scomposizione di Fourier delle pressioni derivanti dal calcolo CFD sulle medesime superfici, è stato possibile ricostruire lo stato di stress completo in tutti i punti desiderati della pala.
Le simulazioni numeriche hanno consentito inoltre di visualizzare il flusso dell’acqua intorno alla girante e di individuare eventuali fenomeni indesiderati come l’interferenza getto/pala.
L’analisi CFD è stata effettuata con Ansys CFX 11.0, su una mesh mista esaedri/tetraedri ottenuta con Ansys ICEM 11.0.
L’analisi armonica è stata effettuata con Ansys-Workbench 10.0. |
