La "Torcia": Un ulteriore tentativo di modellazione semplificata dell'interazione torcia-girante

Michele Fanelli

Resumen

Mentre abbondano gli studi sia teorici che sperimentali sulla cinematica e dinamica della torcia nel diffusore a valle della girante, sono piuttosto scarsi i contributi sull’interazione tra la torcia ed il campo di moto all’interno della girante, malgrado sia certo che tale campo di moto viene distorto dalla presenza della torcia, perdendo l’uniformità circonferenziale che è caratteristica del regime a pieno carico (cioè in condizioni di circolazione nulla –‘zero swirl’- all’uscita dalla girante). Il presente studio si propone di affrontare il difficile problema ad un livello di modellazione matematica semplificata, costruendo per tappe successive un campo di moto a potenziale che soddisfi alle presumibili condizioni cinematiche in presenza della torcia. L’ipotesi che consente di elaborare un modello di questo tipo consiste nell’ammettere che nella girante, sotto condizioni di carico parziale, la portata non si riduca in misura uguale per tutti i canali interpalari, ma un certo numero di canali tenda a conservare una portata prossima a quella della condizione di pieno carico, mentre nei canali restanti si instaurano condizioni di portata fortemente ridotta (o prossime allo stallo). Imponendo che tale configurazione ruoti stabilmente con la stessa velocità angolare di precessione da cui è animato il filamento vorticoso della torcia si riesce a chiudere matematicamente il problema. Il modello in questione permette di fare previsioni che potrebbero essere verificate da opportune indagini sperimentali.

Palabras clave

Turbina Francis; Carico parziale; Torcia; Interazione torcia-girante; Modellazione matematica; Moto a potenziale; Vorticità concentrata

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