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rapporti - Deliverable

Studi e modellazioni per l’analisi del funzionamento e delle possibilità di inserimento di cavi superconduttori in reti elettriche AC e DC: confronti e analisi sulle proprietà termodinamiche di base dei fluidi criogenici, verifiche dei modelli fluidodinamici stazionari su vari casi studio, prime implementazioni per la modellizzazione fluidodinamica in regime non stazionario

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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: confronti e analisi sulle proprietà termodinamiche di base dei fluidi criogenici, verifiche dei modelli fluidodinamici stazionari su vari casi studio, prime implementazioni per la modellizzazione fluidodinamica in regime non stazionario

Durante l’anno 2020 sono state sviluppate diverse tematiche che riguardano i cavi superconduttori. Una parte consistente dell’attività è stata orientata allo sviluppo per la definizione di metodiche di modellistica fluidodinamica in regime non stazionario monofase e allo studio delle metodologie di calcolo delle perdite AC nei cavi SAT. È stato inoltre sviluppato il modello matematico monodimensionale che descrive il comportamento termo-fluidodinamico di fluidi criogenici più rilevanti per l’applicazione dei cavi SAT raffreddati mediante convezione forzata.

Lo scopo di questo lavoro è quello di fornire strumenti utili per la valutazione del comportamento dei cavi superconduttori in funzione delle condizioni operative, considerando in particolare quelle condizioni che possono influire sulla efficacia della sua refrigerazione, quindi sul suo comportamento elettromagnetico e perciò sulla affidabilità e sicurezza del cavo stesso. Nel 2020 è proseguito il contratto di ricerca tra RSE e il Politecnico di Torino con l’obiettivo di eseguire un benchmark reciproco tra il modello RSE, sviluppato nel 2016 per la simulazione del comportamento termo-fluidodinamico di fluidi criogenici in convezione forzata in cavi SAT per il trasporto di potenza in condizione stazionarie e per la valutazione della stabilità del cavo al variare della sua refrigerazione, e il software 4C in uso presso il Politecnico di Torino. È stato avviato uno studio sui metodi di calcolo delle perdite AC nei cavi SAT con la collaborazione dell’Università di Bologna, che è da considerarsi propedeutico per un’attività analoga, ma più approfondita, che verrà sviluppata nel 2021. è continuato il lavoro di sviluppo del modello matematico monodimensionale che descrive il comportamento termo-fluidodinamico di fluidi criogenici più rilevanti per l’applicazione dei cavi SAT raffreddati mediante convezione forzata: uno degli aspetti più rilevanti e innovativi di questo studio risiede nel fatto che le proprietà dei fluidi criogenici non sono ricavate da opportune tabelle, ma sono analiticamente calcolate sulla base dei dati messi a disposizione pubblicamente dal NIST (National Institute of Standards and Technology – USA). In particolare, i valori di tutte le proprietà termodinamiche e termofisiche di ciascun fluido sono calcolabili con funzioni completamente integrate nel software che sono identiche come formulazione analitica per tutti i fluidi, ma vengono indirizzate, tramite l’indice del fluido, ad impiegare al proprio interno il corretto insieme di coefficienti numerici, diversi da fluido a fluido, che caratterizzano il fluido criogenico in uso. Infine, è stato condotto un confronto preliminare tra i risultati delle simulazioni ottenuti da RSE con il proprio software e dal Politecnico di Torino tramite il software 4C.

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