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El impacto de la formación de hielo en el rendimiento y la aerodinámica de las turbinas eólicas de eje vertical

Autores: Gerrie, Sean; Islam, Sheikh Zahidul; Gerrie, Cameron; Droubi, Ghazi; Asim, Taimoor

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

El impacto de la formación de hielo en el rendimiento y la aerodinámica de las turbinas eólicas de eje vertical


Categoría

Energía

Subcategoría

Energía eólica

Palabras clave

Estudio
Formación de hielo
VAWT
Simulaciones
Rendimiento
Aerodinámica

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 24

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio investigó el impacto de la formación de hielo en el rendimiento y la aerodinámica de una turbina eólica de eje vertical (VAWT). Esta es un área que se está volviendo más prevalente a medida que se instalan VAWTs junto a turbinas eólicas de eje horizontal (HAWTs) en áreas de gran altitud con climas fríos y húmedos donde es probable que se forme hielo. Se realizaron simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) en un VAWT sin hielo en Ansys para entender su rendimiento antes de introducir formas de hielo obtenidas a través del software de acumulación de hielo LewInt y repetir las simulaciones en Ansys. Estas simulaciones fueron verificadas mediante un experimento en túnel de viento en un modelo de VAWT a escala con y sin formas de hielo impresas en 3D unidas a las palas. Las simulaciones de las palas limpias encontraron que la velocidad del viento tenía poco impacto en el rendimiento, mientras que reducir la escala de la pala disminuyó severamente el rendimiento. Las simulaciones de formación de hielo encontraron que aumentar el tiempo de helada o el contenido de agua líquida (LWC) llevó a un aumento en el grosor del hielo. Además, se investigaron las condiciones de hielo de glaseado y de escarcha, y se encontró que las condiciones de hielo de escarcha que ocurren a temperaturas más bajas causaron una mayor formación de hielo. Las simulaciones con las formas de hielo adjuntas encontraron una reducción máxima en el rendimiento del 40%, y los experimentos encontraron que las formas de hielo hicieron que el VAWT no pudiera producir energía.

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