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A closed-form solution for the deposition of atmospheric Particulate Matter on electrical insulators

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A closed-form solution for the deposition of atmospheric Particulate Matter on electrical insulators

Si presenta una soluzione in forma chiusa per il flusso di deposizione di particolato atmosferico su isolatori elettrici, accompagnata da una base di dati numerica. Si riportano verifiche e inter-comparazioni. Questa soluzione può essere usata per valutazioni preliminari istantanee o può essere integrata in codici di calcolo per la qualità dell’aria.

Si presenta una soluzione semplificata in forma chiusa per il flusso di deposizione di particolato atmosferico su isolatori elettrici. Data la mancanza di misure di deposizione su questo tipo di corpi solidi, il modello matematico è stato chiuso tramite una procedura di regressione 4D basata su dati numerici alla scala dell’ostacolo. Questi sono stati ottenuti con il modello lagrangiano stocastico SPRAY-WEB (Università del Piemonte Orientale et al., 2021). Il codice, già validato riproducendo dispersione e deposizione di particolato atmosferico su ostacoli solidi in Amicarelli et al. (2021), è qui applicato a un isolatore elettrico XP-70 a dischi di porcellana. È stato pubblicato un tutorial associato a questa base di dati numerica (SPRAY-WEB, 2021).

 

Le metriche di validazione sulla prestazione della soluzione in forma chiusa mostrano che gli errori soddisfano le soglie di riferimento per simulazioni numeriche di qualità dell’aria definite da Chang & Hanna (2004) e sono limitati da un valore massimo del 24% (verifica esterna). Nonostante non siano utilizzabili per chiudere modelli matematici o rappresentare uno specifico evento, i flussi di deposizione di Zhang et al. (2014), mediati a lungo termine, sono associati allo stesso isolatore di questo studio. Rispetto all’esperimento suddetto in scala 1:1, la soluzione in forma chiusa fornisce una sovrastima del 13%.

 

Questa soluzione può essere usata per stime preliminari e istantanee o essere integrata in codici di calcolo per la qualità dell’aria per valutazioni rapide di mappe di contaminazione per isolatori elettrici. Tali applicazioni mirano a quantificare il danno funzionale agli isolatori (i.e., da scariche elettriche, cortocircuiti). Questa soluzione in forma chiusa si presta ad essere generalizzata ad ogni nuova disponibilità di dati.

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