In base  ai grafici riportati si trae anche un’altra conclusione.
Infatti, dal momento che al crescere della velocità relativa si osserva un aumento del numero di Reynolds, e che al crescere del numero di Reynolds cresce il coefficiente di portanza e il rapporto CL/CD, allora appare evidente come sia opportuno sfruttare appieno tale effetto facendo sì che, nel punto sull’orbita delle pale in cui la velocità relativa è massima, cioè quando velocità del vento e velocità tangenziale sono allineate e iso-orientate, la pala presenti un angolo di attacco il più opportuno possibile, funzione del profilo della pala stessa.

Nel caso del profilo MVA-227 il picco del rapporto CL/CD si ha intorno a 5°.
Pertanto sarà necessario montare le pale con un opportuno offset angolare di 5°, come nella figura 2 indicato.

figura 1: soluzione SENZA offset angolare

figura 2: soluzione in presenza di offset angolare di 5°

figura 3: configurazione completa

Una ghiotta novità: Andrea Bedogni, studente laureando in ingegneria in quel di Varese, dove ha iniziato una tesi su tecnologie eoliche per PVS, ci scrive per fornirci alcune possibili risposte ai quesiti posti un po’ di tempo fa.
In attesa di capire se, come e dove incontrarci con lui e con il suo relatore per avviare una eventuale graditissima collaborazione, mi soffermo sul contributo offertoci.

Andrea suggerisce di:

1. utilizzare una pala con corda lunga, perchè una corda lunga genera più portanza alle basse velocità. Tuttavia ciò incide sull’aspect ratio della pala (rapporto lunghezza / corda media) in senso negativo, perchè un aspect ratio ridotto aumenta la resistenza e le relative perdite. Quindi occorre anche aumentare la lunghezza della pala.
   Anche altre fonti sembrano concordare su quest’ultimo punto: peraltro, analizzando le stesse, emerge comunque come la variazione dell’aspect ratio non generi variazioni così significative per portanza e resistenza e relativi coefficienti, perlomeno al di sotto di valori pari a 20 (pala lunga 20 volte la corda…improponibile, per lo meno nei PVS e per il presente progetto !)
2. meglio utilizzare una pala corta e un diametro del rotore grande, (relativamente l’una all’altro) aggiungendo delle
   pale, in un modello in pianta molto simile alle turbine Francis.
   Anche in questo caso altre fonti confermano, in particolare per poter progettare con tip speed ratio λ ridotti (condizione essenziale per n → ꝏ problemi…;-) ) è necessario avere coefficienti di solidità elevati al fine di ottenere coefficienti di potenza elevati;
3. meglio una pala tozza e incurvata, per velocità ridotte.
   In tal senso un piccolo studio dell’influenza del numero di Reynolds sui coefficienti di portanza e resistenza conferma quanto suggeritoci.
   Tenendo presente che il numero di Reynolds può essere ragionevolmente approssimato con l’espressione Re=69000 ⨯ w ⨯ c, dove w è la velocità relativa del vento rispetto alla pala (w=λ ⨯ u, u:v elocità del vento indisturbato), è evidente dai grafici che seguono che all’aumentare della corda ↔ Re aumenta il rapporto CL / CD e quindi è confermato il punto 1, inoltre i profili  incurvati e più tozzi presentano CL / CD maggiore (GOE-227 e MVA-227) rispetto agli altri.

Nei grafici che seguono si sono considerate una velocità del vento u pari a 5 m/s e un λ = 1, da cui wMAX=10 m/s, e valori di corda pari a 0,2 m (pala corta) e 0,4 m (pala lunga).

Nella figura che segue: meglio una pala  incurvata e tozza

Nelle 2 figure che seguono: meglio una pala lunga di una corta (→ Re cresce)

Nelle figure che seguono: se Re cresce, CL/CD cresce, quale che sia il profilo

Concludendo, si comincia a intravedere quale possa essere la soluzione da adottare:

profilo MVA-227
corda c = 0,4 – 0,5m
λprogetto = 1 – 2
numero di pale N = 3 oppure 6
diametro rotore D = 1,5 m
lunghezza della pala l = 1 – 1,5 m  →  aspect ratio della pala = 2 – 2,5; solidità = 1 – 2

Stay tuned !