Simulazione numerica dei transitori in un impianto idroelettrico con derivazione

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1 Simulazione numerica dei transitori in un impianto idroelettrico con derivazione Per i dati dell impianto si farà riferimento alla centrale di Cucchinadorza

2 Impianti Taloro

3 Fonte: brochure Enel Taloro Gusana - Cucchinadorza

4 Dati per le Es 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

5 Dati centrale Cucchinadorza SERBATOIO DI GUSANA livello invaso: m.s.l.m (max), m.s.l.m (medio) m.s.l.m (minimo) GALLERIA D = 5.55 m L = 3888 m Quota imbocco galleria m.s.l.m POZZO PIEZOMETRICO Dp = m sezione costante (alla base del pozzo c è in realtà una strozzatura che non consideriamo) Quota base del pozzo 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 m.s.l.m PORTATA DERIVABILE Q = mc/s (in realtà 3 turbine ciascuna con Q = mc/s, quindi condotta forzata nella parte terminale di dirama in tre condotte, noi schematizziamo con condotta unica)

6 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

7 Testo esercitazione 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. Finalità Progettazione/verifica pozzo piezometrico Valutazione durata transitorio 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

8 ES2 : Impianti idroelettrici 1) con derivazione studio del sistema pozzo piezometrico-condotta forzataotturatore 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)

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

10 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

11 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)

12 Testo esercitazione 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. Finalità Finalità già enumerate nell Es 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

13 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 NODO DI MONTE: SERBATOIO 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 NODI INTERMEDI COND FORZATA (ciclo for sugli indici nodi intermedi) NODO DI VALLE: VALVOLA 6) PLOT