Caracterización de la Respuesta Oscilatoria de los Rotores de Turbinas Eólicas Ligeras bajo Pulsos de Ráfagas Controladas
Autores: Ponta, Fernando; Farrell, Alayna; Baruah, Apurva; Yates, North
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Caracterización de la Respuesta Oscilatoria de los Rotores de Turbinas Eólicas Ligeras bajo Pulsos de Ráfagas Controladas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Tendencia en toda la industria
Turbinas eólicas a gran escala
Reducción de peso
Palas de turbina
Cambios en la flexibilidad
Dinámica aeroelástica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Dada la tendencia general de la industria de aumentar continuamente el tamaño de las turbinas eólicas a escala de utilidad, llegará un momento en el que será necesario reducir el peso de las palas de la turbina para garantizar que puedan ser tan largas como se necesite sin sacrificar la estabilidad estructural. Una técnica que se puede considerar es disminuir el material utilizado para la carcasa y la tapa del spar. Si bien esto resolverá el problema del peso, crea uno nuevo por completo: menos material para la carcasa y la tapa del spar, a su vez, creará palas que son más flexibles que las que se utilizan actualmente. Este artículo tiene como objetivo investigar cómo la respuesta oscilatoria de los rotores de turbinas eólicas ligeras se ve afectada por estos cambios de flexibilidad. El objeto de nuestro estudio es la turbina eólica del Laboratorio Nacional Sandia National Rotor Testbed (SNL-NRT), que los autores investigaron en el transcurso de un proyecto de investigación apoyado por SNL. Utilizando una técnica de caracterización de orden reducido (ROC) basada en pulsos de ráfagas controladas, introducida por los autores en un trabajo anterior, se estudiaron las dinámicas aeroelásticas del diseño original de la pala de referencia del NRT y varias de sus variaciones flexibles a través de simulaciones numéricas empleando el conjunto de herramientas multiphysics CODEF. Se presentan y analizan los resultados de esta caracterización, incluyendo una generalización de la ROC de las dinámicas oscilatorias del SNL-NRT a máquinas más grandes con similitud geométrica. Esto resultará valioso en términos de extrapolar resultados de la presente investigación y otros estudios en curso a la escala de las máquinas comerciales actuales y futuras.
Descripción
Dada la tendencia general de la industria de aumentar continuamente el tamaño de las turbinas eólicas a escala de utilidad, llegará un momento en el que será necesario reducir el peso de las palas de la turbina para garantizar que puedan ser tan largas como se necesite sin sacrificar la estabilidad estructural. Una técnica que se puede considerar es disminuir el material utilizado para la carcasa y la tapa del spar. Si bien esto resolverá el problema del peso, crea uno nuevo por completo: menos material para la carcasa y la tapa del spar, a su vez, creará palas que son más flexibles que las que se utilizan actualmente. Este artículo tiene como objetivo investigar cómo la respuesta oscilatoria de los rotores de turbinas eólicas ligeras se ve afectada por estos cambios de flexibilidad. El objeto de nuestro estudio es la turbina eólica del Laboratorio Nacional Sandia National Rotor Testbed (SNL-NRT), que los autores investigaron en el transcurso de un proyecto de investigación apoyado por SNL. Utilizando una técnica de caracterización de orden reducido (ROC) basada en pulsos de ráfagas controladas, introducida por los autores en un trabajo anterior, se estudiaron las dinámicas aeroelásticas del diseño original de la pala de referencia del NRT y varias de sus variaciones flexibles a través de simulaciones numéricas empleando el conjunto de herramientas multiphysics CODEF. Se presentan y analizan los resultados de esta caracterización, incluyendo una generalización de la ROC de las dinámicas oscilatorias del SNL-NRT a máquinas más grandes con similitud geométrica. Esto resultará valioso en términos de extrapolar resultados de la presente investigación y otros estudios en curso a la escala de las máquinas comerciales actuales y futuras.