Mejora de la Generación de Energía de Turbinas Eólicas de Eje Horizontal Utilizando Perfiles Aerodinámicos Bioinspirados: Un Estudio de CFD
Autores: Kaviani, Hamid R.; Moshfeghi, Mohammad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Mejora de la Generación de Energía de Turbinas Eólicas de Eje Horizontal Utilizando Perfiles Aerodinámicos Bioinspirados: Un Estudio de CFD
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Investigación
Perfil aerodinámico bioinspirado
Ala de gaviota
Turbinas eólicas
Modelo de turbulencia GEKO
Coeficientes de sustentación y resistencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Esta investigación investiga las implicaciones de rendimiento de emplear un perfil aerodinámico bioinspirado (sección transversal del ala de una gaviota) en turbinas eólicas de eje horizontal. Específicamente, reemplazamos el perfil aerodinámico S809 de NREL Phase VI por un perfil modelado a partir de alas de gaviota. Inicialmente, calibramos cuatro coeficientes del modelo de turbulencia GEKO tanto para el S809 como para el perfil aerodinámico bioinspirado, utilizando datos experimentales. Posteriormente, utilizando el modelo generalizado k- (GEKO) calibrado, realizamos un análisis comparativo entre los perfiles S809 y de gaviota, revelando la considerable superioridad del perfil de gaviota en términos de coeficientes de sustentación y resistencia. Además, simulamos numéricamente la turbina original NREL Phase VI y una versión modificada donde el perfil S809 fue reemplazado por el perfil de gaviota utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD) en 3D con el modelo de turbulencia GEKO calibrado basado en el perfil aerodinámico. Esta investigación abarcó un amplio rango de velocidades del aire, incluyendo 7 m/s, 13 m/s y 25 m/s. A estas velocidades del viento, observamos un aumento sustancial en la generación de energía de la turbina, con mejoras del 47.2%, 204.4% y 103.9%, respectivamente. Este estudio subraya la influencia significativa de los diseños de la naturaleza en el avance de la extracción de energía dentro de las industrias, particularmente en el sector de la energía eólica.
Descripción
Esta investigación investiga las implicaciones de rendimiento de emplear un perfil aerodinámico bioinspirado (sección transversal del ala de una gaviota) en turbinas eólicas de eje horizontal. Específicamente, reemplazamos el perfil aerodinámico S809 de NREL Phase VI por un perfil modelado a partir de alas de gaviota. Inicialmente, calibramos cuatro coeficientes del modelo de turbulencia GEKO tanto para el S809 como para el perfil aerodinámico bioinspirado, utilizando datos experimentales. Posteriormente, utilizando el modelo generalizado k- (GEKO) calibrado, realizamos un análisis comparativo entre los perfiles S809 y de gaviota, revelando la considerable superioridad del perfil de gaviota en términos de coeficientes de sustentación y resistencia. Además, simulamos numéricamente la turbina original NREL Phase VI y una versión modificada donde el perfil S809 fue reemplazado por el perfil de gaviota utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD) en 3D con el modelo de turbulencia GEKO calibrado basado en el perfil aerodinámico. Esta investigación abarcó un amplio rango de velocidades del aire, incluyendo 7 m/s, 13 m/s y 25 m/s. A estas velocidades del viento, observamos un aumento sustancial en la generación de energía de la turbina, con mejoras del 47.2%, 204.4% y 103.9%, respectivamente. Este estudio subraya la influencia significativa de los diseños de la naturaleza en el avance de la extracción de energía dentro de las industrias, particularmente en el sector de la energía eólica.