Control Pasivo de la Separación de la Capa Límite en una Palas de Aerogenerador Utilizando un Deflector de Flujo de Parámetros Variables
Autores: Chen, Xin; Qiu, Jiaqian; Zhong, Junwei; Zhang, Chaolei; Gan, Yufeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Control Pasivo de la Separación de la Capa Límite en una Palas de Aerogenerador Utilizando un Deflector de Flujo de Parámetros Variables
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Turbinas eólicas
Separación de flujo
Deflector de flujo
Rendimiento aerodinámico
Simulación numérica
Fatiga estructural
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las turbinas eólicas de eje horizontal se utilizan ampliamente para la recolección de energía eólica, pero a menudo encuentran separación del flujo cerca de la raíz de la pala, lo que lleva a pérdidas de potencia y fatiga estructural. Se propone un deflector de flujo de parámetros variables (FD) como un método pasivo de control del flujo. El FD adopta parámetros variables a lo largo de la dirección de la envergadura de la pala para coincidir con el ángulo de ataque local variable. Se utilizan simulaciones numéricas con el modelo de turbulencia SST k- de transición combinado con la metodología de superficie de respuesta para investigar el efecto del FD de parámetros variables en la estructura del flujo y el rendimiento aerodinámico de la turbina eólica NREL Phase VI. Los resultados indican que se puede lograr un rendimiento óptimo cuando la posición normal del FD aumenta desde la raíz de la pala hasta la punta, y el ángulo de instalación del FD debe ser mayor de 62 grados en la sección de la pala de r/R = 63.1%. Además, se empleó la metodología de superficie de respuesta para optimizar los parámetros del deflector, con un análisis de varianza que revela la importancia relativa de los factores geométricos (l1 > l2 > 1 > 2). En comparación con la pala original, el par del eje de la pala controlada con el FD óptimo se mejora en un 24.7% a 10 m/s.
Descripción
Las turbinas eólicas de eje horizontal se utilizan ampliamente para la recolección de energía eólica, pero a menudo encuentran separación del flujo cerca de la raíz de la pala, lo que lleva a pérdidas de potencia y fatiga estructural. Se propone un deflector de flujo de parámetros variables (FD) como un método pasivo de control del flujo. El FD adopta parámetros variables a lo largo de la dirección de la envergadura de la pala para coincidir con el ángulo de ataque local variable. Se utilizan simulaciones numéricas con el modelo de turbulencia SST k- de transición combinado con la metodología de superficie de respuesta para investigar el efecto del FD de parámetros variables en la estructura del flujo y el rendimiento aerodinámico de la turbina eólica NREL Phase VI. Los resultados indican que se puede lograr un rendimiento óptimo cuando la posición normal del FD aumenta desde la raíz de la pala hasta la punta, y el ángulo de instalación del FD debe ser mayor de 62 grados en la sección de la pala de r/R = 63.1%. Además, se empleó la metodología de superficie de respuesta para optimizar los parámetros del deflector, con un análisis de varianza que revela la importancia relativa de los factores geométricos (l1 > l2 > 1 > 2). En comparación con la pala original, el par del eje de la pala controlada con el FD óptimo se mejora en un 24.7% a 10 m/s.