Efectos de una hoja en forma de J en el rendimiento de una turbina eólica de eje vertical utilizando el método mejorado de simulación de vórtices desprendidos retardados
Autores: Zhang, Tengyue; Wang, Gang; Li, Quanzheng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Efectos de una hoja en forma de J en el rendimiento de una turbina eólica de eje vertical utilizando el método mejorado de simulación de vórtices desprendidos retardados
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Turbinas eólicas de eje vertical
En forma de J
VAWT
Rendimiento aerodinámico
Vórtice de punta
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Las turbinas eólicas de eje vertical (VAWTs) ofrecen ventajas clave como la independencia de la dirección del viento, bajos costos de fabricación y niveles de ruido reducidos, lo que las hace altamente adecuadas para aplicaciones de energía eólica en entornos urbanos y en alta mar. Entre los diversos diseños de VAWT, la VAWT en forma de J demuestra una mejor captura de energía a relaciones de velocidad de punta (TSRs) bajas y medias en comparación con las VAWTs de palas simétricas, lo que ha generado un mayor interés en los últimos años. Sin embargo, los mecanismos por los cuales las palas en forma de J mejoran el rendimiento de la VAWT siguen siendo insuficientemente explorados. En este artículo, se empleó la simulación de eddies desprendidos mejorada y de alta resolución en tres dimensiones para investigar la evolución e interacción de sistemas de vórtices complejos en VAWTs de palas en forma de J y simétricas a diferentes TSRs, con el objetivo de profundizar en la comprensión de los efectos de las palas en forma de J en el rendimiento aerodinámico de las turbinas eólicas. Los resultados indican que el vórtice de punta juega un papel en la inhibición de la separación del flujo, mientras que la pala en forma de J genera un vórtice de punta más fuerte, lo que le confiere una ventaja en la supresión de la separación del flujo y en el retraso del estancamiento dinámico. Además, la menor diferencia de presión entre la raíz y la punta de la pala en forma de J reduce el flujo cruzado en la superficie de la pala, disminuyendo así la susceptibilidad a la separación del flujo. Por lo tanto, a medida que la pala entra en la región de estancamiento dinámico a TSRs bajas y medias, la pala en forma de J logra un coeficiente de sustentación más alto que la pala simétrica, lo que produce un mayor par y mejora la utilización de la energía eólica.
Descripción
Las turbinas eólicas de eje vertical (VAWTs) ofrecen ventajas clave como la independencia de la dirección del viento, bajos costos de fabricación y niveles de ruido reducidos, lo que las hace altamente adecuadas para aplicaciones de energía eólica en entornos urbanos y en alta mar. Entre los diversos diseños de VAWT, la VAWT en forma de J demuestra una mejor captura de energía a relaciones de velocidad de punta (TSRs) bajas y medias en comparación con las VAWTs de palas simétricas, lo que ha generado un mayor interés en los últimos años. Sin embargo, los mecanismos por los cuales las palas en forma de J mejoran el rendimiento de la VAWT siguen siendo insuficientemente explorados. En este artículo, se empleó la simulación de eddies desprendidos mejorada y de alta resolución en tres dimensiones para investigar la evolución e interacción de sistemas de vórtices complejos en VAWTs de palas en forma de J y simétricas a diferentes TSRs, con el objetivo de profundizar en la comprensión de los efectos de las palas en forma de J en el rendimiento aerodinámico de las turbinas eólicas. Los resultados indican que el vórtice de punta juega un papel en la inhibición de la separación del flujo, mientras que la pala en forma de J genera un vórtice de punta más fuerte, lo que le confiere una ventaja en la supresión de la separación del flujo y en el retraso del estancamiento dinámico. Además, la menor diferencia de presión entre la raíz y la punta de la pala en forma de J reduce el flujo cruzado en la superficie de la pala, disminuyendo así la susceptibilidad a la separación del flujo. Por lo tanto, a medida que la pala entra en la región de estancamiento dinámico a TSRs bajas y medias, la pala en forma de J logra un coeficiente de sustentación más alto que la pala simétrica, lo que produce un mayor par y mejora la utilización de la energía eólica.