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Studi e modellazioni per l’analisi del funzionamento e delle possibilità di inserimento di cavi superconduttori in reti elettriche AC e DC

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Studi e modellazioni per l’analisi del funzionamento e delle possibilità di inserimento di cavi superconduttori in reti elettriche AC e DC

Il presente lavoro descrive i risultati delle attività riguardanti gli studi e le modellazioni per l’analisi del funzionamento e delle possibilità di inserimento di cavi superconduttori in reti elettriche AC e DC. Queste attività hanno riguardato principalmente : l’aggiornamento della analisi bibliografica su cavi superconduttori per il trasporto di potenza e relativi modelli numerici, lo sviluppo di metodiche di modellistica fluidodinamica in regime non stazionario monofase per i criostati dei cavi, l’analisi e il confronto delle correlazioni per il calcolo dei fattori di attrito dei condotti dei criostati.

Il presente lavoro descrive l’attività riguardante gli studi e le modellazioni per l’analisi del funzionamento e delle possibilità di inserimento di cavi superconduttori in reti elettriche AC e DC. Le attività sono state sviluppate secondo le seguenti tematiche:

Aggiornamento della analisi bibliografica su cavi superconduttori per il trasporto di potenza e relativi modelli numerici. L’analisi bibliografica qui presentata è finalizzata ad aggiornare le conoscenze sullo stato dell’arte riguardante la costruzione, la sperimentazione e la modellazione numerica di cavi superconduttori ad alta temperatura critica (HTS-SC cables) per il trasporto di potenza. 
Attività di sviluppo per la definizione di metodiche di modellistica fluidodinamica in regime non stazionario monofase che consentono di simulare in tali condizioni il comportamento termo-fluidodinamico dei fluidi criogenici all’interno dei criostati di cavi superconduttori. Tali fluidi sono convogliati in convezione forzata all’interno dei criostati e lo studio del loro comportamento è essenziale per valutare l’efficacia della refrigerazione cavo superconduttore, e quindi la stabilità del suo comportamento elettromagnetico e l’affidabilità e sicurezza del cavo stesso installato in rete. Nelle precedenti attività di ricerca sono stati sviluppati modelli del funzionamento termofluidodinamico del cavo superconduttore in regime stazionario. In questo rapporto sono descritte in dettaglio metodiche per l’estensione, lo sviluppo e la soluzione numerica di tali modelli nel campo delle situazioni transitorie (non stazionarie) che potrebbero avvenire durante il funzionamento del cavo. 
Analisi e confronto delle correlazioni sui fattori di attrito dei condotti dei criostati In particolare, nel presente rapporto sono state poi selezionate, analizzate, implementate e confrontate tra loro le principali correlazioni disponibili sui fattori di attrito dei fluidi criogenici in convezione forzata all’interno di condotti tubolari, condotti anulari e per la configurazione di un cavo all’interno di un condotto, chiamata con l’acronimo CICC (“Cable in Conduit Conductors”). Sono state eseguite simulazioni numeriche in regime stazionario per valutare parametricamente l’impatto del valore e della variazione del fattore di attrito su tutte le grandezze termofluidodinamiche del fluido refrigerante nel suo deflusso nel condotto

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