Optimización aerodinámica de turbinas eólicas de baja potencia mediante CFD

IGNACIO PERALTA; SEBASTIAN CARENZO; BRUNO STORTI; ALEJANDRO ALBANESI

Resistencia

Congreso; Cuarto Congreso Argentino de Ingeniería Mecánica CAIM 2014; 2014

FORO DOCENTE DEL AREA MECANICA DE LAS INGENIERIAS

El objetivo de este trabajo es obtener diseños óptimos de turbinas eólicas de baja potencia mediante simulación por computadora, utilizando modelos numéricos de dinámica de fluidos (CFD). La eficiencia aerodinámica de los álabes es por lo general el parámetro que tiene mayor influencia sobre la potencia que produce una turbina eólica debido a diversas pérdidas, entre las cuales se encuentras aquellas originadas por la geometría (perfil aerodinámico), por el efecto de punta, por el número finito de álabes (pérdidas de Schmitz), y por el cambio de dirección del viento al atravesar el rotor (pérdidas de Whirlpool). Se plantean modificaciones paramétricas en la punta (tip) de los álabes con el fin de mejorar la producción de energía y el torque de arranque, y disminuir los vórtices y desprendimientos de flujo. Posteriormente, se determinando la convergencia en malla para capturar correctamente la energía de la estela de flujo aguas abajo de la turbina. Se comparan tres geometrías de puntas y raíces, para dos álabes distintos, presentando en cada caso las curvas características de potencia en función de la velocidad, y de potencia en función del parámetro característico TSR (tip speed ratio), el cual representa la razón entre la velocidad tangencial del álabe y la velocidad del viento. Los resultados de estos estudios son satisfactorios, donde se observan mejoras en la eficiencia aerodinámica, y además se concluye que la geometría de la punta (tip) tiene mayor incidencia que la geometría raíz (root) de los álabes.