Mejora y Aumento del Rendimiento Autoiniciados en VAWTs Darrieus Usando Palas Auxiliares y Deflectores
Autores: Ghafoorian, Farzad; Enayati, Erfan; Mirmotahari, Seyed Reza; Wan, Hui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Mejora y Aumento del Rendimiento Autoiniciados en VAWTs Darrieus Usando Palas Auxiliares y Deflectores
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Darrieus
Turbina eólica de eje vertical
Palas auxiliares
Bajo índice de velocidad de punta
Dinámica de fluidos computacional
TSR
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
La turbina eólica de eje vertical Darrieus (VAWT) se clasifica como una turbomáquina basada en elevación. Enfrenta desafíos en el rango de bajo coeficiente de velocidad de punta (TSR) y requiere un par inicial para la operación de arranque. Se están realizando esfuerzos continuos para mejorar la capacidad de autoarranque de la turbina. En este estudio, se utilizaron simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para abordar el desafío identificado. Se empleó el enfoque de Navier-Stokes promediado por Reynolds no estacionario (URANS), combinado con el modelo de turbulencia de transporte de tensión cortante (SST), para resolver las ecuaciones de flujo de fluidos. La investigación se centró en optimizar la colocación de las palas auxiliares considerando parámetros de diseño como el ángulo de paso y las distancias horizontal y vertical. El objetivo era aumentar la eficiencia de la turbina y el par inicial en el rango de bajo TSR, mientras se minimizaba la pérdida de eficiencia en rangos de alto TSR, que es el principal desafío de la instalación de palas auxiliares. La implementación de la pala auxiliar extendió con éxito el rango operativo del rotor, desplazando el inicio de la operación del rotor de TSR 1.4 a 0.7. La configuración óptima para instalar la pala auxiliar implica un ángulo de paso de 0 grados, una relación horizontal de 0.52 y una relación vertical de 0.41. Para abordar la ineficacia de las palas auxiliares a altos TSR, se exploró la instalación de deflectores en varias configuraciones. La introducción de un deflector doble puede mejorar significativamente la eficiencia general de la Darrieus VAWT convencional y del rotor óptimo con la pala auxiliar en un 47% y un 73% a TSR = 2.5, respectivamente.
Descripción
La turbina eólica de eje vertical Darrieus (VAWT) se clasifica como una turbomáquina basada en elevación. Enfrenta desafíos en el rango de bajo coeficiente de velocidad de punta (TSR) y requiere un par inicial para la operación de arranque. Se están realizando esfuerzos continuos para mejorar la capacidad de autoarranque de la turbina. En este estudio, se utilizaron simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para abordar el desafío identificado. Se empleó el enfoque de Navier-Stokes promediado por Reynolds no estacionario (URANS), combinado con el modelo de turbulencia de transporte de tensión cortante (SST), para resolver las ecuaciones de flujo de fluidos. La investigación se centró en optimizar la colocación de las palas auxiliares considerando parámetros de diseño como el ángulo de paso y las distancias horizontal y vertical. El objetivo era aumentar la eficiencia de la turbina y el par inicial en el rango de bajo TSR, mientras se minimizaba la pérdida de eficiencia en rangos de alto TSR, que es el principal desafío de la instalación de palas auxiliares. La implementación de la pala auxiliar extendió con éxito el rango operativo del rotor, desplazando el inicio de la operación del rotor de TSR 1.4 a 0.7. La configuración óptima para instalar la pala auxiliar implica un ángulo de paso de 0 grados, una relación horizontal de 0.52 y una relación vertical de 0.41. Para abordar la ineficacia de las palas auxiliares a altos TSR, se exploró la instalación de deflectores en varias configuraciones. La introducción de un deflector doble puede mejorar significativamente la eficiencia general de la Darrieus VAWT convencional y del rotor óptimo con la pala auxiliar en un 47% y un 73% a TSR = 2.5, respectivamente.