Identificazione parametrica delle caratteristiche aerodinamiche dei profili di un aerogeneratore

This study concerns the research of a method to characterize the aerodynamics coefficients of the horizontal axes wind turbines’ blades, using the information provided by the performances and loads measurements which are normally done on the machine for other motivations, such as the control system implementation. This method would have an important practical utility as it could find precise aerodynamical causes for unexpected functioning of reduced-scale models of wind turbines, full scale prototypes and normal units during all their operative life. To achieve this result, parametric identification has been used with a multi-body model of a wind turbine, which is the reduced-scale model of a large wind turbine to be tested in a wind tunnel. The estimation of the corrective functions’ coefficients of the blades’ airfoils’ CL(alpha) and CD(alpha) curves has been performed using the output-error method, applied with more optimization algorithms of the merit function, among whom the differential evolution ones performed the best results.

Questa tesi riguarda lo sviluppo di una tecnica per effettuare una caratterizzazione dell’aerodinamica delle pale dei generatori eolici ad asse orizzontale, a partire dalle misure delle prestazioni e dei carichi della macchina che vengono comunemente effettuate per altri scopi, quali ad esempio l’implementazione dei sistemi di controllo. Tale tecnica presenta una grande utilità pratica in quanto permetterebbe di individuare le precise cause aerodinamiche di funzionamenti inattesi di modelli in scala di aerogeneratore, di prototipi di dimensioni reali o anche degli esemplari in esercizio nel corso di tutta la loro vita operativa. Per ottenere questo risulato si è fatto uso dell’identificazione parametrica, che è stata utilizzata insieme ad un modello di simulazione multi-corpo di aerogeneratore, per stimare i coefficienti delle funzioni correttive delle curve CL(alfa) e CD(alfa) dei profili delle pale di un modello in scala di aerogeneratore da testare in galleria del vento. In particolare è stato utilizzato il metodo output-error per la stima parametrica, applicata con più tecniche di ottimizzazione della funzione di merito, tra le quali gli algoritmi evolutivi differenziali hanno garantito i migliori risultati.