Simulazione numerica dei transitori in un impianto idroelettrico con derivazione

Per i dati dell’impianto si farà riferimento alla centrale di Cucchinadorza

Impianti Taloro

Gusana - Cucchinadorza

Fonte: brochure Enel Taloro

Dati per le Es 1-2-3 sui transitori nelle CIP (correnti in pressione)

●I dati devono essere coerenti tra loro nella risoluzione delle 3 esercitazioni (per rendere possibile il confronto tra le diverse schematizzazioni) NOTE (valide per tutte le esercitazioni) ●I dati non assegnati devono essere assunti e giustificati da un punto di vista ingegneristico ●Non è richiesta una relazione teorica estesa MA è importante chiarire ipotesi e limiti di validità ●L’implementazione degli algoritmi non è fine a se stessa ma deve servire a

- acquisire una migliore conoscenza e consapevolezza dei fenomeni/equazioni oggetto di studio - rispondere ai quesiti proposti

Dati centrale Cucchinadorza SERBATOIO DI GUSANA livello invaso: 642.50 m.s.l.m (max), 629.20 m.s.l.m (medio) 610.00 m.s.l.m (minimo) GALLERIA D = 5.55 m L = 3888 m Quota imbocco galleria 602.50 m.s.l.m POZZO PIEZOMETRICO Dp = 14.80 m – sezione costante (alla base del pozzo c’è in realtà una strozzatura che non consideriamo) Quota base del pozzo 578.00 m.s.l.m CONDOTTA FORZATA Materiale: acciaio, spessore variabile da 15 mm a 57 mm Dc = 4 m L = 317 m Quota piano sala macchine 305.90 m.s.l.m PORTATA DERIVABILE Q = 93.24 mc/s (in realtà 3 turbine ciascuna con Q = 31.08 mc/s, quindi condotta forzata nella parte terminale di dirama in tre condotte, noi schematizziamo con condotta unica)

ES1 : Impianti idroelettrici con derivazione – studio del sistema

serbatoio-galleria-condotta forzata secondo l’ipotesi anelastica (moto di

insieme)

Per i dati dell’impianto si farà riferimento alla centrale di Cucchinadorza

Schema algoritmo

1) ASSEGNAZIONE DEI DATI DEL PROBLEMA 2) ASSEGNAZIONE DEI PARAMETRI DI SIMULAZIONE 3) INIZIALIZZAZIONE VETTORI (oscillazione pozzo, z, e velocita, U) 4) ASSEGNAZIONE CONDIZIONI INIZIALI 5) IMPLEMENTAZIONE EQUAZIONI DI MOTO VARIO (ciclo for) 6) PLOTTAGGIO DEI RISULTATI

Scrivere un codice di calcolo (funzione o script) per la risoluzione del sistema serbatoio-galleria-pozzo piezometrico secondo l’ipotesi anelastica, utilizzando una discretizzazione alle differenze finite con uno schema esplicito.

Testo esercitazione

Finalità

•Progettazione/verifica pozzo piezometrico •Valutazione durata transitorio

ES2 : Impianti idroelettrici 1) con derivazione – studio del sistema pozzo piezometrico-condotta forzata-otturatore secondo la teoria classica (considerare fisso il livello del pozzo

piezometrico) 2) senza derivazione sistema serbatoio –

condotta forzata- otturatore

Per i dati dell’impianto si farà riferimento alla centrale di Cucchinadorza (caso 1) e verrà simulata una manovra di chiusura totale (arresto delle turbine)

Scrivere un codice di calcolo (funzione o script) per la risoluzione del sistema serbatoio-condotta forzata-otturatore, utilizzando il metodo delle caratteristiche con le equazioni semplificate e adottando uno schema esplicito.

Testo esercitazione

Finalità

•Progettazione/verifica condotta forzata e pezzi speciali (valvole) •Valutazione dei tempi di manovra per assicurare sovra/sotto pressioni entro i limiti •Valutazione durata transitori per programmare i passaggi tra le varie condizioni di regime

Schema algoritmo

1) ASSEGNAZIONE DATI IMPIANTO 2) ASSEGNAZIONE PARAMETRI SIMULAZIONE 3) PREDIMENSIONAMENTO MATRICI 4) ASSEGNAZIONE CONDIZIONI INIZIALI (CONDIZIONI A REGIME) + plottaggio delle condizioni a regime 5) RISOLUZIONE DEL COLPO D'ARIETE (ciclo for sull’indice temporale) 5.1 CONDIZIONI AL CONTORNO NODO DI MONTE: SERBATOIO NODO DI VALLE: VALVOLA 5.2 NODI INTERMEDI (ciclo for sugli indici nodi intermedi) 6) PLOT

ES3 : Impianti idroelettrici con derivazione – studio dell’intero

impianto con il metodo delle caratteristiche

Per i dati dell’impianto si farà riferimento alla centrale di Cucchinadorza (caso 1) e verrà simulata una manovra di chiusura totale (arresto delle turbine)

Scrivere un codice di calcolo (funzione o script) per la risoluzione di un impianto idroelettrico con derivazione, utilizzando il metodo delle caratteristiche con le equazioni semplificate e adottando uno schema esplicito.

Testo esercitazione

Finalità

•Finalità già enumerate nell’Es 1 + 2 •Possibilità di inserire- valutare l’efficacia di una strozzatura alla base del pozzo •Confrontare risultati delle Es 1 e 2 con quelli della Es 3

Schema algoritmo

1) ASSEGNAZIONE DATI IMPIANTO 2) ASSEGNAZIONE PARAMETRI SIMULAZIONE 3) PREDIMENSIONAMENTO MATRICI 4) ASSEGNAZIONE CONDIZIONI INIZIALI (CONDIZIONI A REGIME) + plottaggio delle condizioni a regime 5) RISOLUZIONE DEL COLPO D'ARIETE (ciclo for sull’indice temporale) 5.1 GALLERIA 5.1.1 NODO DI MONTE: SERBATOIO 5.1.2 NODI INTERMEDI GALLERIA (ciclo for sugli indici nodi intermedi) 5.2 NODO POZZO PIEZOMETRICO (risoluzione sistema 6 eq in 6 incognite) 5.3 CONDOTTA FORZATA 5.3.1 NODI INTERMEDI COND FORZATA (ciclo for sugli indici nodi intermedi) 5.3.2 NODO DI VALLE: VALVOLA 6) PLOT