D5.1. Transitorio o Stabile

Il vento è intrinsecamente un fenomeno variabile nel tempo e la sua simulazione può catturare vari risultati, come medie temporali di velocità e turbolenza, o effetti di flusso dinamico, a seconda del metodo scelto (vedi Tabella 6).

Tabella 6: Grandezze di flusso calcolabili con RANS, URANS e LES

Secondo Shimada e Ishihara, una quantità di flusso istantanea Φ può essere scomposta in una media temporale Φ ‾, una fluttuazione periodica Φ ˜ e una fluttuazione stocastico-turbolente Φ^'. Nella forma più semplice, la simulazione RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) calcola solo le medie temporali Φ ‾ delle quantità di flusso, tralasciando gli effetti dinamici. Per catturare gli effetti del flusso instabile, è necessaria una simulazione transitoria. URANS (Unsteady RANS) consente il calcolo delle medie temporali Φ ‾ più le fluttuazioni periodiche Φ ˜, sebbene tenda a sottostimare la fluttuazione complessiva. In URANS, oltre alla scelta appropriata della griglia e del time step, il modello di turbolenza e lo schema di discretizzazione svolgono un ruolo critico. I modelli di turbolenza eccessivamente dissipativa possono smorzare gli effetti instabili, quindi gli schemi di discretizzazione non dissipativa sono raccomandati per le simulazioni instabili.

L'approccio più completo è LES (Large Eddy Simulation), che può rappresentare le medie temporali Φ ‾, periodiche Φ ˜ e le fluttuazioni stocastico-turbolenti Φ^'. Questa scomposizione illustra le capacità e i limiti dei diversi metodi di simulazione per l'acquisizione di fenomeni di flusso instabile. La scelta del metodo appropriato dipende in definitiva dai requisiti specifici di ogni studio e deve essere attentamente considerata per catturare adeguatamente gli aspetti rilevanti del flusso del vento.