Impiego della CFD su Impianti idroelettici e territorio

L'interazione tra gli impianti idroelettrici (invasi artificiali, dighe, traverse fluviali, ecc.) ed il territorio in cui sono inseriti, comporta la valutazione e la gestione di una serie di problematiche relative alla sicurezza di esercizio ed all'impatto ambientale.
Nell'ambito dei progetti relativi alla Ricerca di Sistema Elettrico (D.M. MICA 26/01/2000), la società CESI, operante da più di 40 anni nel settore elettro-energetico ed ambientale, ha sviluppato studi e metodologie innovative, basati su approcci sia sperimentali sia modellistici, a supporto della valutazione e della gestione delle problematiche inerenti gli impianti idroelettrici ed il territorio.

Tra gli approcci modellistici, è stato messo a punto un modello CFD (Computational Fluid Dynamics) per simulare l'azione erosiva dell'acqua ed il trasporto di sedimenti, coinvolti nelle problematiche di erosione localizzata degli alvei fluviali indotta dalla presenza di traverse, e di rilascio di sedimenti da invasi artificiali a seguito dell'apertura degli scarichi.

Il modello CFD sviluppato utilizzando il codice ANSYS CFX, è basato su di un approccio monofase e multifase (acqua e sedimenti) in un dominio di calcolo a frontiera mobile (variazione della quota dell'alveo sottoposto ad erosione e della superficie libera dell'acqua).
Il campo di moto considerato è turbolento e tridimensionale.
Quest'ultimo aspetto consente di trattare in geometrie complesse i moti dell'acqua in direzione verticale, senza la semplificazione adottata dai modelli normalmente utilizzati in idraulica che ipotizzano moti dell'acqua nel piano orizzontale.

I risultati del modello CFD sono stati confrontati con le misure ottenute su modelli fisici a scala ridotta, che schematizzano l'erosione localizzata tridimensionale di un alveo fluviale ed il trasporto di sedimenti in sospensione e l'erosione del fondo in un invaso artificiale a seguito dell'apertura degli scarichi.

Il confronto tra le simulazioni ed i dati sperimentali è risultato soddisfacente, ed ha permesso di mettere in luce le potenzialità del modello CFD quale strumento previsionale, a supporto della valutazione e della gestione di alcune problematiche relative alla sicurezza ed all'impatto ambientale associate all'interazione tra gli impianti idroelettrici ed il territorio circostante.

Andrea Maffio, Giordano Agate - CESI

Responsabile CFD per EnginSoft:
Lorenzo Bucchieri
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