Roberto Sozzi (ARPA Lazio) Teodoro Georgiadis (CNR-IBIMET ...

9 - TECNICHE PER L’OSSERVAZIONE DEL PBL.—————————————————————————⎯⎯——————————in cui Ω rappresenta il vettore di rotazione, I è il momento di inerzia di tutte le parti rotanti, e T lacoppia esercitata dall’azione combinata della portanza sulle pale dell’elica, delle resistenzeaerodinamiche sulle pale e dagli attriti. Da questa relazione è immediato constatare che la singolaelica è un sensore del primo ordine e quindi quando si impiega il Gill UVW per la determinazionedella velocità e della direzione del vento, la determinazione di quest’ultima non soffre dei problemiriscontrati con l’utilizzo del vane. A rigore non sarebbe così per la configurazione monoassiale: talestrumento è sicuramente del primo ordine per quanto riguarda la determinazione della velocità delvento, ma del secondo per quanto riguarda la direzione, dedotta dalla posizione del vane, quindi conrisposta ad una variazione istantanea di tipo oscillante. L’effetto stabilizzante dell’elica in rotazione,però, fa si che le indesiderate caratteristiche tipiche di un sensore del secondo ordine siano quasitrascurabili.Quando la velocità del vento ha una componente normale all’asse di rivoluzione dell’elica, l’equazionedel moto acquista un termine del secondo ordine che complica non poco l’analisi e che di fatto tieneconto dell’asimmetria di resistenza operata dalla componente normale del vento sulle pale (infatti,alcune di esse si allontanano dal vento, mentre altre vi si avvicinano). Questo effetto haun’importanza pratica solo nel caso degli anemometri ad elica triassiali, nei quali almeno una direzionedi misura (tipicamente quella verticale) si trova investita da un vento in direzione pressoché normaleall’asse di rotazione. Di regola, la componente verticale del vento è molto minore in valore assolutodella componente orizzontale (tipicamente, il 10% del valore delle componenti orizzontali). Per questaragione, l’elica usata per la misura verticale si trova con maggior frequenza delle altre in condizioniprossime allo stallo, che inducono mediamente una sottostima sistematica. Per compensarla, lacorrezione proposta è:Wcorretta . 25= 1 ⋅W[9.36]acquisitaCome per ogni sensore del primo ordine, anche per l’anemometro ad elica può essere definita unadistance constant L. Accurate misure in galleria a vento (McBean, 1972) hanno fornito attendibilivalori per L ed hanno evidenziato la sua dipendenza dall’angolo θ tra la direzione del vento e l’assedell’elica (circa 1.2m per θ pari a 30° e 1.5m per θ pari a 60°). Dai dati riportati è facile ottenere larelazione semiempirica seguente:( θ )L = 2.2− 1.1352 cos[9.37]Tuttavia, Fichtl e Kumar (1974), confermati sostanzialmente anche da Hicks (1972), hanno evidenziatoun aspetto importantissimo che spiega come il Gill UVW sia un ottimo sensore per la misura dellaturbolenza atmosferica. Essi, interpretando i risultati sperimentali ottenuti in campo, hanno evidenziatocome in misure di turbolenza non sia appropriato considerare L come parametro descrittivo delladinamica del sensore; viceversa hanno individuato un suo corrispettivo, che indichiamo come L t , dausarsi soprattutto nell’analisi delle misure della componente verticale del vento, che può essereespresso nel modo seguente:Lt1.08 ⎛ σ= ⎜2π⎝ Uw⎞⎟⎠1 3⎡ ⎛ σ⎢1+⎢⎜⎣ ⎝σuw⎞⎟⎠2⎛ σ+⎜⎝σvw⎞⎟⎠2⎛ U+⎜⎝σw1 22⎞ ⎤⎟ ⎥⎠ ⎥⎦[9.38]Come evidenziato dagli autori, i valori di L t che si ottengono con questa relazione risultano pari a circa———————————————————————————⎯⎯————————- 346 -