Post on 15-Feb-2019
UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI BOLOGNA
Facoltà di IngegneriaCorso di Laurea in Ingegneria Meccanica
Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni Meccaniche, Nucleari, Aeronautiche e di Metallurgia
Tesi di Laurea in Disegno Tecnico Industriale
STUDIO ED OTTIMIZZAZIONE DI UN AEROGENERATORE
Candidato: Relatore: Simone Urbinati Chiar.mo Prof. Ing. Luca Piancastelli
ANNO ACCADEMICO 2009/2010Sessione III
OBIETTIVI
● Ottimizzazione dell’aerogeneratore sulla base di
valutazioni aerodinamiche:
- scelta del profilo alare
- scelta della struttura del velivolo più adatta ad
alloggiare le giranti e tale che grazie alla forza
costante del vento in quota esso possa auto-
sostenersi.
STUDIO DELLA SITUAZIONE e MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO
● PRIMA FASE
- Decollo verticale
- Motori alimentati dalla corrente
- Svolgimento del cavo
- Arrivo in quota (4000 m)
STUDIO DELLA SITUAZIONE e MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO
● SECONDA FASE
- Quota di lavoro
- Interruzione
dell’alimentazione dei motori
- Modalità generatore
- Autosostentamento del velivolo
e produzione di energia
Progetto del velivolo
Caratteristiche richieste:
- Superficie alare in grado di generare un valore di portanza utile all'autosostentamento
- Bassa resistenza al flusso ventoso
Progetto del velivolo
Volontà di prendere ad
esempio nel progetto
l'aliante SB 13 prodotto
dalla ditta tedesca
Akaflieg alla fine degli
anni '80
Progetto del velivolo
Vantaggi derivanti da questa scelta:
- Elevato allungamento, positivo per ridurre la resistenza
- Ampia superficie alare
- Elevato coefficiente di portanza utilizzando un
profilo alare simile
Progetto del velivolo
Calcolo della superficie alare:
Fp = 0.5 Cp V2 ρ4000
S
S = 392 m2
Cp = 1,6
V = 100 km\h
27,8 m\s
Fp = 200000 N
ρ4000
= 0,819314 kg\m3
Progetto del velivolo
Svantaggi derivanti dall'analogia con l'aliante:
- Apertura alare elevata:
E = 2A\Cm = 4A2\S 2A = 88 m
- Difficile collocazione delle giranti:
● Squilibri● Perturbazioni
Progetto del velivoloCambio di progetto: Si è pensato di costruire unvelivolo più simile ad un triplano che ad un aliantein modo tale da:
- ridurre ulteriormente l’effetto di turbolenze
- ottenere una struttura più rigida
- Evitare che il flusso d'aria contro le ali fosse
perturbato da quello uscente dalle eliche
Progetto del velivolo
Caratteristiche della struttura:
- Tre longheroni principali a profilo aerodinamico
- Tre ali distanziate l'una dall'altra di 6 corde alari ed un ala centrale
- Inclinazione delle ali di 60° rispetto al piano dell'orizzonte.
Progetto del velivolo
Configurazione delle ali:
- 7 porzioni di 56 m2 di superficie- la dimensione della corda più adatta ad ottenere
elevati valori del n° di Reynolds e quindi il coefficiente di portanza scelto è:
Re = ρ4000
V D \ µ4000
D = Re µ4000
\ ρ4000
V
D = 3000000 * 1,65 * 10-5 \ 0,819314 * 27,8 = 2,2 m
Progetto del velivolo
- La lunghezza di ciascuna porzione di ala risulta essere:
L = S \ Cm = 56 \ 2,2 = 25 m
- Forma a V di 4°
- Inclinazione delle ali verso la parte posteriore di 15°
Progetto del velivolo
Pianta dell'ala:
La migliore forma rispetto alla quale la resistenza ed
in particolare la resistenza indotta diminuisce è la
forma ellittica ma risulta di difficile costruzione.
Scelgo la forma rastremata che risulta comparabile
con rapporto 0,5:
Cm = 2,2 m Ce = 1,5 m
Ce\Ci = 0,5 Ci = 3 m
Progetto del velivolo
Abbiamo a disposizione ora tutti i dati per valutarele dimensioni del velivolo :
Lunghezza = 2*6*2,2+3*3*cos 60+6*2= 42,9 m Apertura alare = 3*25+0,63*3= 76,89 m
Progetto del velivolo
Sono misure elevate ma
comparabili ai moderni
aerei di linea come il
Boeing 747:
Lunghezza 70,66 m
Apertura alare 64,44 m
Superficie alare 520,24 m²
Progetto del velivoloLa struttura finale è :
In cui si nota la presenza delle alette dei winglet utili nel miglioramento della
resistenza indotta