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Caracterización Hidrodinámica de una Turbina Hidroquinética de Tipo Garman

Autores: Laín, Santiago; Contreras, Leidy T.; López, Omar D.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Caracterización Hidrodinámica de una Turbina Hidroquinética de Tipo Garman


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Turbina hidrodinámica
ángulo de inclinación
Coeficiente de par
Coeficiente de fuerza
Velocidad angular de la turbina
Relaciones de velocidad en la punta

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta un estudio numérico de los efectos del ángulo de inclinación del eje de rotación de la turbina con respecto a la dirección del flujo principal sobre el rendimiento de un prototipo de turbina hidrocinética del tipo Garman. En particular, se evalúan los coeficientes de par y fuerza en función de la velocidad angular de la turbina y el ángulo de operación del eje respecto a la dirección del flujo principal. Para lograr este objetivo, se realizan simulaciones transitorias utilizando un solucionador comercial (ANSYS-Fluent v. 19). Las características turbulentas del flujo se modelan mediante el modelo de turbulencia transicional de transporte de tensión cortante (SST), y los resultados se comparan con los obtenidos con su versión básica (es decir, no transicional), que en adelante se denomina estándar. Se presenta el comportamiento de los coeficientes de potencia y fuerza para las diversas relaciones de velocidad de punta consideradas. Se analizan los coeficientes de presión y fricción en la piel de las palas a cada velocidad angular de la turbina calculada mediante gráficos de contorno y perfiles bidimensionales. Además, se examinan en detalle las contribuciones de presión y viscosidad al par y las fuerzas experimentadas por la turbina hidrocinética. Se demuestra que la razón detrás de las predicciones más altas del coeficiente de potencia del modelo de turbulencia transicional, cercano al 6% en eficiencia máxima, respecto a su contraparte estándar, es la menor contribución de par viscoso calculada en el primero. Como resultado, el coeficiente de potencia de la turbina inclinada es de alrededor del 35% frente al 45% obtenido para la turbina con su eje de rotación paralelo a la dirección del flujo.

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