Análisis de la Dinámica Aeroelástica de Variaciones Ligeras y Flexibles de la Turbina SNL-NRT
Autores: Farrell, Alayna; Ponta, Fernando; Baruah, Apurva
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis de la Dinámica Aeroelástica de Variaciones Ligeras y Flexibles de la Turbina SNL-NRT
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Turbinas eólicas
Rotores flexibles
Rigidez de las palas
Estabilidad aeroelástica
Estructuras de estela de vórtice
Rendimiento de la turbina
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Las tendencias actuales muestran que las turbinas eólicas están creciendo en tamaño para satisfacer una demanda creciente de generación de energía renovable, y sus rotores ampliados se han vuelto inherentemente más flexibles para mantener un diseño proporcionalmente más ligero. Esto se debe a que los rotores más grandes deben ser menos masivos en relación con su diámetro para minimizar el costo nivelado de energía (LCOE), lo que significa que se producen palas que son notablemente menos rígidas como resultado. Estos cambios estructurales en las palas a menudo se reflejan en su estabilidad aeroelástica comprometida y en la deformación amplificada durante la operación, lo que tiene el potencial de disminuir la vida útil esperada de la pala y el rendimiento de la máquina en general. Las variaciones en la flexibilidad de la pala también se sabe que influyen en las estructuras de estela de vórtice aguas abajo de la turbina, causando que los patrones de déficit de velocidad evolucionen de maneras que afectan el rendimiento de otras turbinas en el parque. Esta investigación explora cómo la mayor flexibilidad de las palas de turbinas eólicas modernas a escala de utilidad influye en el comportamiento aeroelástico del rotor y en las interacciones con el flujo del parque. Se presentan simulaciones de alta fidelidad de la turbina eólica del Banco de Pruebas Nacional de Rotores (NRT) de los Laboratorios Nacionales Sandia (SNL). Se simulan variaciones flexibles de la pala base del NRT en una variedad de condiciones operativas realistas que se esperan típicamente en la instalación SWiFT de SNL en Lubbock, Texas. Luego, se comparan las soluciones para investigar cómo los cambios específicos en las propiedades estructurales del diseño y la construcción de la pala base del NRT pueden influir en su respuesta aeroelástica en el rotor y en la evolución de la estela de la turbina.
Descripción
Las tendencias actuales muestran que las turbinas eólicas están creciendo en tamaño para satisfacer una demanda creciente de generación de energía renovable, y sus rotores ampliados se han vuelto inherentemente más flexibles para mantener un diseño proporcionalmente más ligero. Esto se debe a que los rotores más grandes deben ser menos masivos en relación con su diámetro para minimizar el costo nivelado de energía (LCOE), lo que significa que se producen palas que son notablemente menos rígidas como resultado. Estos cambios estructurales en las palas a menudo se reflejan en su estabilidad aeroelástica comprometida y en la deformación amplificada durante la operación, lo que tiene el potencial de disminuir la vida útil esperada de la pala y el rendimiento de la máquina en general. Las variaciones en la flexibilidad de la pala también se sabe que influyen en las estructuras de estela de vórtice aguas abajo de la turbina, causando que los patrones de déficit de velocidad evolucionen de maneras que afectan el rendimiento de otras turbinas en el parque. Esta investigación explora cómo la mayor flexibilidad de las palas de turbinas eólicas modernas a escala de utilidad influye en el comportamiento aeroelástico del rotor y en las interacciones con el flujo del parque. Se presentan simulaciones de alta fidelidad de la turbina eólica del Banco de Pruebas Nacional de Rotores (NRT) de los Laboratorios Nacionales Sandia (SNL). Se simulan variaciones flexibles de la pala base del NRT en una variedad de condiciones operativas realistas que se esperan típicamente en la instalación SWiFT de SNL en Lubbock, Texas. Luego, se comparan las soluciones para investigar cómo los cambios específicos en las propiedades estructurales del diseño y la construcción de la pala base del NRT pueden influir en su respuesta aeroelástica en el rotor y en la evolución de la estela de la turbina.