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Análisis CFD en un novedoso aerogenerador de eje vertical (VAWT)

Autores: Bang, Chris Sungkyun; Rana, Zeeshan A.; Prince, Simon A.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Análisis CFD en un novedoso aerogenerador de eje vertical (VAWT)


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Turbinas eólicas
VAWTs
ángulos de paso de las palas
Turbina Farrah
Investigación experimental
Métodos numéricos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 23

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La operación de turbinas eólicas de eje vertical (VAWT) para generar electricidad de bajo carbono está creciendo en popularidad. Sus ventajas sobre la turbina eólica de eje horizontal (HAWT) de uso generalizado incluyen su baja velocidad de punta, que reduce el ruido, y su instalación y mantenimiento rentables. Se diseñó una turbina Farrah equipada con 12 palas para mejorar el rendimiento y fue recientemente objeto de una investigación experimental. Sin embargo, se ha investigado poco sobre configuraciones de turbinas con más de tres palas. El objetivo de este estudio es emplear métodos numéricos para analizar el rendimiento de la turbina eólica Farrah y validar los hallazgos en comparación con los resultados experimentales. Los ángulos de paso de las palas investigados incluyeron ángulos positivos y negativos de 7, 15, 20 y 40 grados. Se utilizó el modelo k- SST con la técnica de malla deslizante para realizar simulaciones de una malla no estructurada de 14.4 millones de elementos. Se obtuvieron tendencias comparables de los resultados de salida de potencia en la investigación experimental y se discutieron las suposiciones sobre las pérdidas mecánicas. La recuperación del estela se determinó a una distancia aproximada de nueve veces el diámetro de la turbina. Se observaron dos grandes estructuras vórtices cuasi-simétricas complejas entre los ángulos de paso de palas positivos y negativos, ubicadas en la región cercana a la estela de la turbina y presentes durante toda su rotación. Se demuestra que una serie de estructuras vórtices reconocidas se transfieren hacia la región de estela, contribuyendo aún más a su formación. Se examinan formaciones vórtices adicionales notables, junto con una zona de recirculación ubicada en el núcleo de la turbina, que se describe como exhibiendo un comportamiento cuasi-simétrico entre rotaciones positivas y negativas.

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