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Estudio Experimental sobre la Influencia de la Aleta de Ranura y la Cavidad Cóncava en las Características de Salida de la Turbina Eólica de Eje Vertical

Autores: Xue, Jiale; Chen, Yongyan; Song, Li; Xing, Yifan; Wang, Baiqiang; Sun, Yansong

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Estudio Experimental sobre la Influencia de la Aleta de Ranura y la Cavidad Cóncava en las Características de Salida de la Turbina Eólica de Eje Vertical


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Energía eólica
Turbinas eólicas de eje vertical
Cavidad
Estructuras de ranura y aleta
ángulos de instalación
Rendimiento aerodinámico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Para abordar la baja eficiencia de utilización de energía eólica de las turbinas eólicas de eje vertical (VAWT) y mejorar su aplicabilidad en ingeniería, se incorporaron estructuras de cavidad y de aleta ranurada en las palas de la turbina. Se realizaron simulaciones numéricas para optimizar estas configuraciones, seguidas de experimentos en túnel de viento que investigaron las variaciones de potencia de salida de tres tipos de VAWT bajo diferentes velocidades del viento en ángulos de instalación de 0 grados, 2 grados, 4 grados y 6 grados. Se empleó el criterio Omega para analizar comparativamente los patrones de evolución de vórtices en los bordes de ataque y de salida para ángulos de instalación de 0 grados, 3 grados y 5 grados. Los resultados experimentales demostraron un crecimiento no lineal en la potencia de salida con el aumento de la velocidad del viento y la velocidad de rotación, siendo las VAWT con aleta ranurada las que mostraron un rendimiento superior. Se identificó el ángulo de instalación óptimo dentro de 2.5-3.5 grados, donde los ángulos apropiados redujeron los gradientes de presión adversos, retrasaron la separación de la capa límite y mitigaron los efectos de desprendimiento de vórtices. Ángulos excesivos inducían acumulación de vórtices y perturbaciones en el estela, comprometiendo la estabilidad del campo de flujo. Este estudio proporciona información crítica para optimizar el rendimiento aerodinámico de las VAWT a través de modificaciones estructurales y ajustes en el ángulo de instalación.

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