El Comportamiento de Yaw de las Turbinas Eólicas de Eje Horizontal: Un Análisis Numérico y Experimental
Autores: Castellani, Francesco; Astolfi, Davide; Natili, Francesco; Mari, Francesco
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
El Comportamiento de Yaw de las Turbinas Eólicas de Eje Horizontal: Un Análisis Numérico y Experimental
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Turbinas eólicas
Comportamiento de guiñada
Cargas mecánicas
Optimización de parques eólicos
Análisis numérico
Pruebas experimentales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 43
Citaciones: Sin citaciones
El giro de las turbinas eólicas de eje horizontal (HAWT) es un tema importante para comprender el comportamiento dinámico de este tipo de dispositivos. Es fundamental para el estudio de las cargas mecánicas a las que están sometidas las turbinas eólicas y es importante para la optimización de los parques eólicos, ya que el control activo del giro puede dirigir los estelas entre turbinas eólicas cercanas. Por estas razones, este trabajo se dedica al análisis numérico y experimental del comportamiento de giro de una HAWT. Las pruebas experimentales se han realizado en el túnel de viento de la Universidad de Perugia en un prototipo de HAWT pequeño de tres palas, con un diámetro de rotor de dos metros. Se han seleccionado dos configuraciones numéricas: un código propietario basado en la teoría de Elemento de Cuchilla y Momento (BEM) y el software de simulación aeroelástica FAST, desarrollado en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) en Golden, CO, EE. UU. Se estudia el comportamiento de la turbina eólica de prueba hasta un desplazamiento de giro. Se analizan el rendimiento (coeficiente de potencia) y el comportamiento mecánico (coeficiente de empuje) y se comparan las predicciones de los modelos numéricos con las mediciones del túnel de viento. Los resultados inspiran un estudio posterior: se estudia su comportamiento en función del ángulo de acimut y se observa el componente periódico igual a la frecuencia de paso de las palas 3P. La intensidad de la fluctuación disminuye con el ángulo de giro porque la distancia entre la torre y la pala aumenta. En consecuencia, se estudia la interferencia de la torre a través de la comparación de mediciones y simulaciones en lo que respecta al espectro de vibración en dirección adelante-atrás y la fuerza en la parte superior de la torre.
Descripción
El giro de las turbinas eólicas de eje horizontal (HAWT) es un tema importante para comprender el comportamiento dinámico de este tipo de dispositivos. Es fundamental para el estudio de las cargas mecánicas a las que están sometidas las turbinas eólicas y es importante para la optimización de los parques eólicos, ya que el control activo del giro puede dirigir los estelas entre turbinas eólicas cercanas. Por estas razones, este trabajo se dedica al análisis numérico y experimental del comportamiento de giro de una HAWT. Las pruebas experimentales se han realizado en el túnel de viento de la Universidad de Perugia en un prototipo de HAWT pequeño de tres palas, con un diámetro de rotor de dos metros. Se han seleccionado dos configuraciones numéricas: un código propietario basado en la teoría de Elemento de Cuchilla y Momento (BEM) y el software de simulación aeroelástica FAST, desarrollado en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) en Golden, CO, EE. UU. Se estudia el comportamiento de la turbina eólica de prueba hasta un desplazamiento de giro. Se analizan el rendimiento (coeficiente de potencia) y el comportamiento mecánico (coeficiente de empuje) y se comparan las predicciones de los modelos numéricos con las mediciones del túnel de viento. Los resultados inspiran un estudio posterior: se estudia su comportamiento en función del ángulo de acimut y se observa el componente periódico igual a la frecuencia de paso de las palas 3P. La intensidad de la fluctuación disminuye con el ángulo de giro porque la distancia entre la torre y la pala aumenta. En consecuencia, se estudia la interferencia de la torre a través de la comparación de mediciones y simulaciones en lo que respecta al espectro de vibración en dirección adelante-atrás y la fuerza en la parte superior de la torre.