Indagine sperimentale sull'interazione tra due turbine Savonius per applicazioni eoliche urbane.

This master thesis is part of a series of research carried out in the wind tunnel of the Department of Energy and Process Engineering, at NTNU, Trondheim, to better understand urban wind resources. This experimental work focuses on the interaction between two Savonius-type turbines, configured with a vertical vane axis, placed in a uniform and constant flow. The goal was to investigate how varying the lateral distance and rotational direction between the two turbines impacts their efficiency, whether improving, worsening, or having no effect. Experimental tests were conducted on 12 configurations by altering the rotation direction and the gap between the turbines. Power curves were obtained for all configurations, and the flow field was characterized using a Cobra Probe. The tested experimental campaign revealed that small variations in lateral distance between the turbines can significantly reduce turbulence levels in the wakes while enhancing momentum around the turbines. The co-rotating configuration exhibited the most notable changes in power output with varying distances, while the inwards counter-rotating con- figuration showed the least turbulent wake. These findings provide insights into the optimal spatial distribution of turbines in constrained urban environments. The experimental results support the potential of vertical axis wind turbines (VAWTs) for on-site energy generation in cities, offering guidelines for optimizing their placement to maximize efficiency.

Questa tesi magistrale fa parte di una serie di ricerche condotte nella galleria del vento del Dipartimento di Ingegneria Energetica e di Processo presso l’NTNU, Trondheim, con l’obiettivo di comprendere meglio le risorse eoliche urbane. Questo lavoro sperimentale si concentra sull’interazione tra due turbine di tipo Savonius, disposte in una configurazione ad asse verticale e posizionate in un flusso uniforme e costante. L’obiettivo consiste in studiare come la variazione della distanza laterale e della direzione di rotazione tra le due turbine possa influenzarne l’efficienza: migliorandola, peggiorandola o non influenzandola affatto. I test sperimentali sono stati condotti esaminando 12 diverse configurazioni, in cui sono state applicate variazioni sia alla direzione di rotazione sia alla distanza tra le turbine. Per tutte le configurazioni sono state ottenute le curve di potenza e la scia, misurata utilizzando una Cobra Probe. La campagna sperimentale ha rivelato che piccole variazioni nella distanza laterale tra le turbine possono ridurre significativamente i livelli di turbolenza nelle scie e aumentare il momento attorno alle turbine. La configurazione co-rotante ha mostrato le variazioni di potenza più significative con il variare della distanza, mentre la configurazione contro-rotante, con rotazione verso l’interno, ha evidenziato una scia con minore turbolenza. Questi risultati forniscono indicazioni utili per ottimizzare la distribuzione spaziale delle turbine in ambienti urbani con spazi limitati. I risultati sperimentali confermano il potenziale delle turbine eoliche ad asse verticale (VAWT) per la generazione di energia nelle città, offrendo linee guida per ottimizzarne il posizionamento al fine di massimizzare l’efficienza.