1 REPORT SULLE ATTIVITÀ SVOLTE
REPORT ON THE ACTIVITIES UNDERTAKEN
Corso di dottorato / PhD Program ______Ingegneria Industriale___________________
Curriculum (se previsto / if applicable) ____Aerospaziale___________________________
Cognome / Family Name ______Rocchio_________________________
Nome / Name ____Benedetto____________________
Data nascita / Date of Birth ______06/03/1992__________________
Luogo nascita / Place of Birth ____Isernia (IS)____________________
Data di rilascio del titolo / Date of issue of the certificate 24/04/2020
Eventuale valutazione (se prevista) / Subsequent evaluation (if applicable) ottimo con lode
Supervisore / Supervisor ___Prof.ssa Maria Vittoria Salvetti, Ing. Stefania Zanforlin_______________
Commissione di esame finale (Nome, cognome ed ente di afferenza) / Final exam board (Name, Family Name and relevant department) Prof.ssa Chiara Galletti (Università di Pisa), Prof. Simone Camarri (Università di Pisa), Prof. Claudio Mannini (Università di Firenze)
ATTIVITÀ FORMATIVE / FORMATIVE ACTIVITIES
I anno di corso / III course year (anno accademico / academic year ___2016/2017_____________) DENOMINAZIO
NE DEL CORSO / NAME OF THE
COURSE
DURATA / DURATION
(in ore / in hours)
SEDE / LOCATION
(indicare Università o altra sede
di svolgiment o / indicate
the university
or other course location)
DOCENTE / PROFESSO
R (nome e cognome /
name and family name)
VOTAZIONE / FINAL
MARK GIUDIZIO / EVALUATION
LINGUA UTILIZZATA
(italiano, inglese, altra lingua
/ Italian, English or
other languages)
Corsi del Dottorato frequentati/
Doctorate Courses Attended
Altri corsi/ Other
Courses Complementi Di Fluidodinamica e Turbolenza (cod 681II)
60 Università
di Pisa
Prof.ssa Maria Vittoria Salvetti, Prof.
Camarri
/ italiano
II anno di corso / III course year (anno accademico / academic year ___2017/2018_____________)
2 DENOMINAZIO
NE DEL CORSO / NAME OF THE
COURSE
DURATA / DURATION
(in ore / in hours)
SEDE / LOCATION
(indicare Università o altra sede
di svolgiment o / indicate
the university
or other course location)
DOCENTE / PROFESSO
R (nome e cognome /
name and family name)
VOTAZIONE / FINAL
MARK GIUDIZIO / EVALUATION
LINGUA UTILIZZATA
(italiano, inglese, altra lingua
/ Italian, English or
other languages)
Corsi del Dottorato frequentati/
Doctorate Courses Attended
Altri corsi/ Other Courses
III anno di corso / III course year (anno accademico / academic year ___2018/2019_____________) DENOMINAZIO
NE DEL CORSO / NAME OF THE
COURSE
DURATA / DURATION
(in ore / in hours)
SEDE / LOCATION
(indicare Università o altra sede
di svolgiment o / indicate
the university
or other course location)
DOCENTE / PROFESSO
R (nome e cognome /
name and family name)
VOTAZIONE / FINAL
MARK GIUDIZIO / EVALUATION
LINGUA UTILIZZATA
(italiano, inglese, altra lingua
/ Italian, English or
other languages)
Corsi del Dottorato frequentati/
Doctorate Courses Attended
Wind
Aerodynamics
12 Università
di Pisa
Prof.
Antonio Segalini
/ italiano
Altri corsi/ Other Courses
3 Seminari di
ricerca/Research Seminars
(argomento e ore di svolgimento / topic and number of hours carried out)
1. Uncertainty Quantification in Modern Sciences, 10 Settembre 2019, Università di Pisa. Totale: 8 ore.
TITOLO DELLA TESI / TITLE OF THE PHD THESIS
Modeling and simulation of massively separated wakes
PROGETTO DI RICERCA/RESEARCH PROJECT (descrivere sinteticamente / please provide a short description) L’attività di ricerca svolta durante il Dottorato è stata finalizzata allo studio della modellazione e simulazione di flussi turbolenti e scie generate dalla separazione di strati limite. Due classi di problemi sono state affrontate: flusso attorno a turbine eoliche, sia ad asse verticale che orizzontale, e il flusso attorno a un cilindro rettangolare allungato.
La simulazione numerica di turbine eoliche è complessa a causa della presenza delle pale rotanti. Per abbattere i tempi di calcolo vengono utilizzati i modelli attuatori, che si basano sul concetto di sostituire la pala con le forze che questa applica al flusso evitando la risoluzione dello strato limite sviluppato sulla superficie della pala. Oggigiorno, il modello più accurato esistente in letteratura è il modello a linea attuatrice. L’accuratezza di questo modello dipende dalla scelta dei valori dei suoi parametri liberi. Poiché non ci sono linee guida su come questi vadano imposti, è stata condotta un’analisi di sensitività stocastica del modello alla variazione dei suoi parametri per una possibile condizione operativa delle turbine: quando l’angolo d’attacco visto dalla generica sezione di pala si avvicina alle condizioni di stallo. Dall’analisi è emerso che è possibile trovare una configurazione ottimale (e robusta) dei parametri che permette di ottenere una buona rappresentazione della scia sia in termini di velocità che di turbolenza. Come ulteriore sviluppo del modello di linea attuatrice si è considerato il contributo del momento aerodinamico, solitamente trascurato in letteratura. L’introduzione di questo contributo aggiuntivo al modello di linea attuatrice ha permesso di migliorare la capacità predittiva del modello, senza complicarne la formulazione.
Questi modelli si applicano indistintamente sia alle turbine ad asse orizzontale che a quelle ad asse verticale. Per quest’ultime, però, ci sono delle complicazioni dal punto di vista aerodinamico. In particolare, a causa del moto orbitale delle pale, l’angolo d’attacco visto dalla generica sezione di pala è approssimabile a una funzione sinusoidale. Questo introduce un fenomeno aggiuntivo chiamato “stallo dinamico”, che andrà a modificare le curve del coefficiente di portanza e resistenza del profilo caratteristico della sezione di pala. Si è quindi proposto un modello di stallo dinamico che sia in grado di predire diverse condizioni di operative mantenendo, però, un basso costo computazionale. Il modello proposto si è verificato essere competitivo con altri modelli esistenti in letteratura, robusto alla variazione dei suoi parametri dai valori ottimali e insensibile a piccole variazioni di geometria. Questo modello è stato poi applicato alle turbine ad asse verticale, per le quali è stato sviluppata una routine utilizzabile in un software CFD commerciale.
4 È stato poi affrontato lo studio del flusso attorno ad un cilindro rettangolare con aspect ratio 5:1, focus di un benchmark internazionale denominato BARC. Dai diversi contributi al benchmark è emerso una sorta di paradosso: le simulazioni numeriche più affidabili deviano dai dati sperimentali. Questa differenza è stata da noi spiegata mostrando come ci sia una sostanziale differenza tra numerica ed esperimenti. Nelle simulazioni numeriche è sempre possibile creare degli spigoli vivi dei corpi, mentre negli esperimenti gli spigoli dei provini avranno sempre un certo raggio di curvatura dipendente dalle tolleranze di lavorazione della tecnica utilizzata per costruire il corpo. L’analisi di sensitività dei risultati numerici al variare del raggio di raccordo degli spigoli anteriori del corpo ha confermato questa ipotesi.
CONVEGNI, WORKSHOP E SEMINARI IN ITALIA E ALL’ESTERO/ CONFERENCES, WORKSHOPS,
SEMINARSATTENDED IN ITALY AND ABROAD (indicare denominazione, sede, data e se la partecipazione ha previsto anche la presentazione di un contributo / please provide the name, the location, the date and whether the participation included also the presentation of a contribution)
Uncertainty Quantification in Modern Sciences, 10 Settembre 2019, Università di Pisa, Pisa, Italia.
APS 2019, November, 2019, Seattle USA: Speaker - “Effect of corner rounding on the flow around a 5:1 rectangular cylinder. A paradox explained?”.
FrontUQ19, September 2019, Pisa Italy: Speaker - “Stochastic analysis of the effect of modeling, numerical and geometrical parameters in large-eddy simulations of the flow around a 5:1 rectangular cylinder”.
DLES12, June 2019, Madrid Spain: Speaker – “Large Eddy Simulations of separated wakes with the actuator line model”.
APS 2018, November 2018, Atlanta USA- “Stochastic calibration of the actuator line model parameters”.
ATI 2018, September 12-14, 2018, Pisa (PI) Italy: Poster session - “Development of a BEM-CFD tool for Vertical Axis Turbines based on the Actuator Disk model” (vedi Pubblicazioni).
EFMC 2018, September 10, 2018, Vienna Austria: Speaker – “Actuator Line Model predictions of turbulent wake: Stochastic sensitivity analysis to model parameters”.
iTi 2018, September 4, 2018, Bertinoro (FC) Italy: Speaker – “Actuator Line Model predictions of turbulent wake”.
APS 2017, November 18, 2017, Denver USA: Speaker - “Appraisal of ALM predictions of turbulent wake features”.
AIDAA 2017, September 18-22, Palermo - Enna, Italy: Speaker – “Towards a general Dynamic Stall model”.
DLES11, May 29-31, 2017, Pisa, Italy: Poster session - “Large Eddy Simulation of a wind farm experiment”
(vedi Pubblicazioni).
5 PUBBLICAZIONI (N.B. depositate in ARPI) / PUBLICATIONS (Note: Publications must be stored in ARPI
TIPOLOGIA PUBBLICAZIONE (articolo, proceeding, monografia, edizione
fonti…) TYPOLOGY (article,
proceeding, monography, source
edition…)
ALTRI AUTORI COAUTHORS
TITOLO DELLA PUBBLICAZIONE
TITLE
ESTREMI DELLA PUBBLICAZIONE (rivista, editore, convegno, altro) PUBLICATION DETAILS (journal
title, publishing company, conference title and so on)
ISSN/ISBN
Articolo
Umberto Ciri, Maria
Vittoria Salvetti, Stefano Leonardi
Appraisal and calibration of the
Actuator Line Model for the prediction of
turbulent separated wakes
Wind Energy, 23: 1231-1248, 2020.
https://doi.org/10.1002/we.2483
/
Articolo
Claudio Chicchiero,
Maria Vittoria Salvetti, Stefania Zanforlin
A simple model for deep dynamic
stall conditions
Wind Energy, 23: 915-938, 2020.
https://doi.org/10.1002/we.2463
/
Book Chapter
Umberto Ciri, Maria
Vittoria Salvetti, Stefano Leonardi
Large Eddy Simulation of a
wind farm experiment
Direct and Large-Eddy Simulation XI ERCOFTAC Series, Springer
International Publishing
Switzerland, 2019 /
Book Chapter
Alessandro Mariotti,
Elena Pasqualetto,
Claudio Mannini,
Maria Vittoria Salvetti
Flow around a 5:1 rectangular cylinder: effects of the rounding of the upstream
corners
Direct and Large-Eddy Simulation XII ERCOFTAC Series, Springer
International Publishing Switzerland, 2020 (in press)
/
Proceeding
Stefano Deluca, Stefania Zanforlin, P.J. Haley, C.
Fourcat, C.
Scalable Coupled Ocean
and Water Turbine Modeling for
Assessing
OCEANS 2018 MTS/IEEE Charleston, OCEAN, 2019
/
6 Mirabito, F.J.
Lermusiaux Ocean Energy Extraction
Proceeding
Stefano Deluca, Maria Vittoria Salvetti, Stefania Zanforlin
Development of a BEM-CFD tool for Vertical
Axis Wind Turbines based on the Actuator
Disk model
Energy Procedia, 2018
/
ATTIVITÀ DI TUTORAGGIO E DIDATTICA INTEGRATIVA / TUTORING AND SUPPLEMENTARY TEACHING ACTIVITIES
ALTRO / OTHER ACTIVITIES Tesi supervisionate:
- “Introduction of the aerodynamic moment in the actuator line mode”, Sara Di Gennaro - “Sviluppo e validazione di un modello di stallo dinamico profondo”, Claudio Chicchiero
- “Improvement of an Actuator Line Model for Vertical Axis Tidal Turbine and sensitivity to variations of blade shape, solidity and operating conditions”. Marika Francesconi
- “Development and validation of a tool for vertical axis tidal turbine performance evaluation in marine environments”, Stefano Deluca
Data, 24/04/2020
Il Coordinatore del Corso di dottorato / PhD Course Coordinator
Professore / Professor Giovanni Mengali
