S
T
U
D
IO
F
IC
IE
N
Z
A
D
I
C
O
N
V
E
R
IT
O
R
I
D
I
E
N
E
R
G
IA
O
N
D
O
SA
D
E
L
T
IP
O
C
IL
L
A
N
T
E
Il ar ia C re m a 1, L or en zo C ap pi et ti 2 (1 ) D ip ar tim en to d i I ng eg ne ri a C iv ile e A m bi en ta le , U ni ve rs it à di F ir en ze ; A SP E T T I C H IA V E So no s ta ti st ud ia ti d is po si tiv i (O W C ) È s ta to c on do tt o un o st ud io s pe ri m en ta le s u m od el li fi si ci a p ic co la s ca la É s ta ta m is ur at a l ef fi ci en za p ne um at ic a al v ar ia re d ei p ri nc ip al i p ar am et ri p ro g O W C 1 P R E M E SS A N el la p ri m a fa se d i sv ilu pp o d et ti O W C , O sc ill at in g W at er C ol um n (F al cã o, 2 01 3) , ve ng on o no rm al m en te i m pi eg at i m od el li t eo ri ci o n um er ic i ba sa ti su lla t eo ri a li ne ar e de lle o nd e al f in e di u na p re li m in ar e va lu ta zi on e de lle p re st az io ni e d ot tim iz za zi on e de lla g eo m et ri a de l co nv er tit or e (G om es e t al ., 20 12 ). S eb be ne c on t al i st ru m en ti s ia p os si bi le o tte ne re d at i e in fo rm az io ni im po rt an ti , a co st i co nt en ut i e in m od o re la tiv am en te v el oc e, q ue st i no n pe rm et to no d i ra pp re se nt ar e fe de lm en te e ff et ti ri le va nt i co m e pe r es em pi o le i nt er az io ni n on l in ea ri e m ul tis ca la . L o st ud io d ei s ud de tti ef fe tti è n or m al m en te a ff id at o al la m od el la zi on e fi si ca , so lit am en te c on do tt a ut il iz za nd o ra pp or ti di s ca la , ch e po ss on o va ri ar e tr a 1: 10 0, n el c as o di i ns ta lla zi on i sp er im en ta li r el at iv am en te p ic co le , e 1: 10 o p iù , in in st al la zi on i gr an di d im en si on i. Se bb en e an ch e la m od el lis tic a fi si ca a bb ia i s uo i no ti li m iti l eg at i ad e ff et ti di sc al a ed ef fe tti di la bo ra to ri o, se co nd ot ta co n le ne ce ss ar ie at te nz io ni c os tit ui sc e un o st ru m en to in so st it ui bi le p er v al ut ar e le p re st az io ni d i un d is po si ti vo O W C i n co nd iz io ni c on tr ol la te e r ip et ib il i (P ay ne , 20 08 ). Il p re se nt e la vo ro s in te ti zz a pa rt e di u na p iù a m pi a at tiv it à di r ic er ca f in al iz za ta i di sp os iti vi O W C i n V er y La rg e F lo at in g St ru ct ur es ( V L F S-O W C ). I n pa rt ic ol ar e, s on o ri po rt at i al cu ni ri su lta ti in er en te a ll o st ud io d el le p re st az io ni d el s ol o di sp os iti vo O W C d is ta cc at o da l f on da le , m a ri gi da m en te v in co la to . 2 C A R A T T E R IS T IC H E G E O M E T R IC H E D E L L O W C Pe r st ab ili re p re lim in ar m en te le c ar at te ri st ic he g eo m et ri ch e, d i m as si m a, d el d is po si tiv o O W C , h a gi oc at o un r uo lo f on da m en ta le l di u n ip ot et ic o si to d i i ns ta lla zi on e pe r S is te m a V L FS -O W C . Il s it o, è s ta to s el ez io na to a p ar tir e da u n pr ec ed en te s tu di o ch e tie ne c on to s ia d el la c ar at te ri zz az io ne en er ge tic a de l M ed it er ra ne o ch e di p ro bl em at ic he n on t ec ni ch e (V an nu cc hi e t al ., 20 13 ). T al e si to è s ta to lo ca li zz at o in u n an tis ta nt e le c os te d el la T os ca na , a su d di L iv or no . N el s ito d i ri fe ri m en to i l sv il up pa re l a ge om et ri a ot di 2 m e u n pe ri od o di 7 s p er ch é ri su lt a es se re L o st at o di m ar e as so ci at o al s ito in es am e, la r in er en te al le te cn ol og ie pe r la re al iz za zi on e di st ru tt ur e ga ll eg gi an ti e u na p re lim in ar e va lu ta zi on e de lle n ec es si tà t ec ni ch e pe r la c os tr uz io ne e l a m es sa i n op er a, so no s ta ti pr es i in c on si de ra zi on e pe r sc eg lie re l a ge om et ri a e i m at er ia li co st itu en ti il d is po si tiv o. I n è p ro po st o co m e un c as so ne c el lu la re p re fa bb ri ca to i n ce m en to a rm at o co n se zi on e re tt an go la re . 3 M E T O D O L O G IA S P E R IM E N T A L E L o st ud io s pe ri m en ta le è s ta to c on do tt o ne l ca na le p er o nd e e co rr en ti de l L ab or at or io d i In ge gn er ia M ar itt im a L A B IM A ( w w w .la bi m a. un if i.i t ) de l D ip ar ti m en to di In ge gn er ia C iv ile ed A m bi en ta le de ll' U ni ve rs it à di F ir en ze . I l m od el lo f is ic o è st at o re al iz za to in s im il it ud in e di F ro ud e, a do tta nd o un r ap po rt o di s ca la g eo m et ri ca p ar i a 1: 50 . L o sc h te st at i è r ip or ta ta in f ig ur a 1. F ig u ra 1 . P os iz io ne d el m od el lo d i O W C e d el la s tr um en ta zi on e ne l c an al e. A s in is tr a un a fo to gr af ia d i u no d ei m od el li te st at i Il m od el lo d i O W C , c om po st o da tr e ca m er e af fi an ca te , r ea li zz at o in p le xi gl as s, e d è st at o po si zi on at o ad un a di st an za d i 22 m d al g en er at or e di m ot o on do so . S è st at o st ru m en ta to c on : (i ) un a so nd a di li ve llo a d ul tr as uo ni , p er la m is ur a de lle o sc ill az io ni d el la c on p re ci si on e di ± 1m m ; (i i) u n tr as du tt or e di p re ss io ne p er l a m is ur a de lle p re ss io ni in te rn e al la c am er a co n pr ec is io ne d i ±0 ,1 b ar ; e (i ii ) un an em om et ro a fi lo ca ld o, in st al la to ne l co nd ot to co lle ga to al l su lla pa re te su pe ri or e , p er m is ur ar e la v el oc ità d 'a ri a en tr an te e u sc en te d al c on p re ci si on e di ± 1 cm /s ( Fi gu ra 1 ). ot tim iz za zi on e la m ag gi or e ff ic ie nz a pn eu m at ic a è st at a co nd ot ta p er m ez zo d i un o st ud io p ar am et ri co , m an te ne nd o fi ss i qu ei p ar am et ri p ro ge tt ua li sc el ti s ul la b as e di a ltr i ob ie tti vi ( ov er to pp in g su lla V L FS , g ar an tir e un f ra nc o di s ic ur ez za r is pe tt o al f on da le p er l a V L FS , ec c. ) e va ri an do q ue lli c he h an no e ff et ti r ile va nt i O W C ( T ab el la 1 ). P ar am et ri f is si P ar am et ri v ar ia ti (W ): la rg he zz a de l d is po si ti vo (B ): lu ng he zz a de ll a pa re te p os te ri or e (F c) : f re eb oa rd (T ): s pe ss or e de ll a ca m er a (L ): lu ng he zz a de ll a pa re te f ro nt al e (V ): d ia m et ro o ri fi zi o e co nd ot to T ab el la 1 . P ar am et ri p ro ge tt ua li d el d is po si ti vo O W C t es ta to . L a pe rd it a di c ar ic o di p re ss io ne , d ov ut a al la p re se nz a de ll a tu rb in a, è st at a si m ul at a ri pr od uc en do , s ul la s om m it à de l d is po si tiv o, o ri fi zi d i d if fe re nt e di am et ro ( V ). C O D IC E H [ m ] T [ s] R eg ol ar e H 01 2 6. 0 R eg ol ar e H 02 2 7. 0 R eg ol ar e H 03 2 10 .0 Ir re go la re H 1 1 6. 5 Ir re go la re H 2 1 7. 0 Ir re go la re H 3 2 7. 0 Ir re go la re H 4 2 8. 0 Ir re go la re H 5 3 8. 0 T ab el la 2 . P ar am et ri c ar at te ri st ic i d el le o nd e ta rg et s el ez io na te ( da ti ri fe ri ti a ll a sc al a de l p ro to tip o) . In p ar tic ol ar e i p ar am et ri c he s on o st at i va ri at i ha nn o in fl ue nz a su v ar i f en om en i ca ra tte ri st ic i de l s is te m a fi si co i n es am e co m e pe r es em pi o: l a fr eq ue nz a di r is on an za ( E va ns , 19 78 ), i l co m po rt am en to d el v ol um e d' ar ia ( Lo va s, 2 01 0) e i l pe ri od o d ne ll a ca m er a (S he ng , 2 01 2) . I n to ta le , so no s ta te r ip ro do tt e e te st at e 36 d if fe re nt i c on fi gu ra zi on i, ci as cu na s tu di at a so tt o ot to d if fe re nt i s ta ti di m ar e, se le zi on at i c om e ra pp re se nt at iv i d el s ito d i i ns ta lla zi on e ip ot iz za to ( T ab el la 2 ).
4 R IS U L T A T I ca lc ol at a at tr av er so l a m is ur a de lle se ri e te m po ra li d el le on de in ci de nt i, in c (t ) O W C (t ), d el la v el oc it à de ll 'a ri a al c en tr o de l co nd ot to , Um ax (t ) e de ll a pr es si on e de ll' ar ia in te rn a, p (t ) (F ig ur a 2) . F ig u ra 2 . E se m pi o di m is ur e de ll e se ri e te m po ra li d el le o nd e in ci de nt i re go la ri ( a si ni st ra ) e ir re go la ri ( a de st ra ), in c (t ), d el le O W C (t ), d el la v el oc it à de ll 'a ri a al c en tr o de l c on do tto , U m ax (t ) e de ll a pr es si on e de ll 'a ri a in te rn a, p (t ). In p ri m a an al is i è s ta ta d et er m in at a la p ot en za i nc id en te s ul d is po si ti vo , m ed ia ta n el t em po e p er u ni tà d i la rg he zz a [W /m ], s ia p er le o nd e re go la ri c he p er q ue lle ir re go la ri , a ttr av er so le e qu az io ni ( 1) e ( 2) : (1 ) (2 ) do ve , , H m is ur at a in a ss en za d el d is po si ti vo s ul p un to do ve p oi è s ta to is ta lla to , Si la d en si tà s pe ttr al e al la f re qu en za i-es im a, fi e cg, la v el oc ità d i gr up po p er c ia sc un a co m po ne nt e sp et tr al e i, ot te nu ta d al la r el az io ne d i d is pe rs io ne p er la s pe ci fi ca p ro fo nd ità h ( eq .3 ). (3 ) Su cc es si va m en te , è st at a ca lc ol at a la p ot en za p ne um at ic a [W ], m ed ia s ul la d ur at a de lle p ro ve , Ttest , in te gr an do il p ro do tt o tr a p( t) e de l c on do tt o, Q (t ), s ul la d ur at a de lle p ro ve , Tte st ( eq .4 ) (S ar m en to , 1 99 3) . (4 ) D ov e la p or ta ta Q , è st at a ot te nu ta a p ar ti re d el la m is ur a pu nt ua le d i ve lo ci tà e i po ti zz an do u n pr of ilo d i ve lo ci tà d i tip o te or ic o in er en te a llo s pe ci fi co r eg im e di m ot o. di c on ve rs io ne d el di sp os iti vo e sp re ss a in te rm in i d i C ap tu re W id th ( C W ) [m ] è st at a m is ur at a co m e in e q. 5: (5 ) do ve , , r is pe tti va m en te è e sp re ss a co m e p er le o nd e re go la ri e p er le o nd e ir re go la ri N el la T ab el la 3 s on o ri po rt at i, a tit al cu ni r is ul ta ti ot te nu ti pe r la s tim a de ll 'e ff ic ie nz a di co nv er si on e de l di sp os iti vo e sp re ss a in t er m in i di C ap tu re W id th ( C W ) in s ca la d el p ro to ti po s u qu at tr o di ff er en ti co nf ig ur az io ni d i O W C te st at e. C A P T U R E W ID T H [ m ] T 1L 2V 2 T 1L 2V 3 T 2L 1V 2 T 2L 1V 3 H 02 1. 5 3 6. 5 7. 3 H 2 3. 4 6. 6 14 .0 13 .1 T ab el la 2 . C ap tu re W id th m is ur at a pe r qu at tr o di ff er en ti g eo m et ri e di O W C , ca ra tt er iz za te d al la s te ss a la rg he zz a de l di sp os iti vo (W = 10 m ), d a du e di ff er en ti s pe ss or i de ll a ca m er a (T 1 e T 2) e d if fe re nt i lu ng he zz e de ll a pa re te f ro nt al e (L 1 e L 2) e d ia m et ri (V 2 e V 3) . 5 C O N C L U S IO N I L a m is ur a sp er im en ta le d el la C ap tu re W id th d eg li O W C t es ta ti r ag gi un ge u n m as si m o di 7 .3 m p er l e on de r eg ol ar i e d i 1 4. 0 m p er le o nd e ir re go la ri a na liz za te . I n en tr am bi i ca si è s ta to p os si bi le e vi de nz ia re u na fo rt e di pe nd en za de lle pr es ta zi on i de l di sp os iti vo , no nc hé da lle ca ra tte ri st ic he g eo m et ri ch e de llo s te ss o. pe rd ita d i p re ss io ne d ov ut a al la t ur bi na r is ul ta a ge om et ri a de l di sp os iti vo c on te st ua lm en te a lla s pe ci fi ca tu rb in a e ai m ot i o nd os i d el s ito d i i ns ta lla zi on e. 6 R IN G R A Z IA M E N T I Il l av or o è pa rt e in te gr an te d el p ro ge tt o di d ot to ra to d i ri ce rc a de l pr im o au to re e h a be ne fi ci at o di co nt ri bu ti da i p ro ge tti : N E M O ( N um er ic al a nd E xp er im en ta l M et ho ds f or h ar ve st in g th e O ff sh or e re ne w ab le en er gi es ) U ni ve rs ità di Fi re nz e e E U -F P7 M A R IN E T (M ar in e R en ew ab le s In fr as tr uc tu re N et w or k) co or di na ti d a L . C ap pi et ti . R IF E R IM E N T I B IB L IO G R A F IC I E va ns D ., T he O sc il la tin g W at er C ol um n W av e-en er gy D ev ic e. J . I ns t. M at hs A pp li es , 4 23 -4 33 , 1 97 8. F al cã o, A .F . de O . - E U R E C M as te r, F eb ru ar y-M ay , I S T L is bo n (2 01 3) . G om es R .P .F ., H en ri qu es J .C .C ., G at o L .M .C ., F al cã o A .F . de O . - "H yd ro dy na m ic o pt im iz at io n of a n ax is ym m et ri c fl oa ti ng os ci ll at in g w at er c ol um n fo r w av e en er gy c on ve rs io n. " (2 01 2) . L ov as S ., T he or et ic al m od el in g of t w o w av e-po w er d ev ic es . M as te r T he si s, D ep ar tm en t of C iv il a nd E nv ir on m en ta l E ng in ee ri ng M IT , 2 01 0. P ay ne , G ., "G ui da nc e fo r th e ex pe ri m en ta l t an k te st in g of w av e en er gy c on ve rt er s" U ni ve rs it y of E di nb ur gh V er si on : 0 1. ( 20 08 ). S ar m en to A ., M od el -T es t O pt im iz at io n of a n O W C W av e P ow er P la nt , I nt er na ti on al J ou rn al o f O ff sh or e an d P ol ar E ng in ee ri ng , p p. 62 -6 2, 1 99 3. S he ng W ., L ew is L ., A lc or n R ., O n w av e en er gy e xt ra ct io n of o sc il la ti ng w at er c ol um n de vi ce . I C O E , D ub li n 20 12 . V an nu cc hi V ., C ap pi et ti L ., W av e E ne rg y E st im at io n In F ou r It al ia n N ea rs ho re A re as , P ro ce ed in gs o f th e A S M E 2 01 3, 3 2n d In te rn at io na l C on fe re nc e on O ce an , O ff sh or e an d A rc ti c E ng in ee ri ng O M A E 20 13 J un e 9 -1 4, N an te s, F ra nc e, 2 01 3.
