Modelado RANS de un vórtice NACA4412 utilizando mediciones en túnel de viento
Autores: Tabatabaei, Narges; Hajipour, Majid; Mallor, Fermin; Örlü, Ramis; Vinuesa, Ricardo; Schlatter, Philipp
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelado RANS de un vórtice NACA4412 utilizando mediciones en túnel de viento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Planificación de parques eólicos
Análisis de estela
Dinámica de fluidos computacional
Ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds
Modelos de cierre de turbulencia
Experimentos en túneles de viento
Licencia
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El análisis de estela juega un papel significativo en la planificación de parques eólicos a través de la evaluación de pérdidas y rendimiento energético. Las pruebas en túneles de viento para estudios de estela tienen altos costos y son laboriosas. Por lo tanto, la dinámica de fluidos computacional (CFD) surge como una alternativa eficiente. Un enfoque especialmente atractivo se basa en la solución de las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS) con modelos de cierre de turbulencia de dos ecuaciones. Sin embargo, la validez de este enfoque y sus limitaciones inherentes aún deben ser completamente entendidas. Con este fin, se comparan experimentos detallados en túnel de viento en la estela de un perfil de sección de ala NACA4412 con resultados de CFD. Se llevan a cabo simulaciones RANS bidimensionales y tridimensionales para un rango de ángulos de ataque hasta condiciones de pérdida en un número de Reynolds basado en la cuerda y el flujo de Rec=4x105. Aquí, nuestro objetivo es investigar las características de la estela y el comportamiento autosimilar, tanto desde perspectivas experimentales como numéricas. Las mediciones se realizan mediante anemometría de hilo caliente capturando el patrón de estela en varios planos. Se discute la sensibilidad del modelo CFD a diferentes configuraciones del montaje y las consideraciones necesarias para una simulación confiable. El acuerdo entre CFD, experimentos y la literatura es bastante bueno en muchos aspectos, incluyendo el comportamiento autosimilar y los parámetros de estela, así como el campo de flujo. La comparación de experimentos con datos URANS/RANS indica que este último es una metodología adecuada para caracterizar alas y sus estelas una vez que el montaje de CFD está diseñado apropiadamente y se consideran las limitaciones debidas a la discretización y modelado de turbulencia.
Descripción
El análisis de estela juega un papel significativo en la planificación de parques eólicos a través de la evaluación de pérdidas y rendimiento energético. Las pruebas en túneles de viento para estudios de estela tienen altos costos y son laboriosas. Por lo tanto, la dinámica de fluidos computacional (CFD) surge como una alternativa eficiente. Un enfoque especialmente atractivo se basa en la solución de las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS) con modelos de cierre de turbulencia de dos ecuaciones. Sin embargo, la validez de este enfoque y sus limitaciones inherentes aún deben ser completamente entendidas. Con este fin, se comparan experimentos detallados en túnel de viento en la estela de un perfil de sección de ala NACA4412 con resultados de CFD. Se llevan a cabo simulaciones RANS bidimensionales y tridimensionales para un rango de ángulos de ataque hasta condiciones de pérdida en un número de Reynolds basado en la cuerda y el flujo de Rec=4x105. Aquí, nuestro objetivo es investigar las características de la estela y el comportamiento autosimilar, tanto desde perspectivas experimentales como numéricas. Las mediciones se realizan mediante anemometría de hilo caliente capturando el patrón de estela en varios planos. Se discute la sensibilidad del modelo CFD a diferentes configuraciones del montaje y las consideraciones necesarias para una simulación confiable. El acuerdo entre CFD, experimentos y la literatura es bastante bueno en muchos aspectos, incluyendo el comportamiento autosimilar y los parámetros de estela, así como el campo de flujo. La comparación de experimentos con datos URANS/RANS indica que este último es una metodología adecuada para caracterizar alas y sus estelas una vez que el montaje de CFD está diseñado apropiadamente y se consideran las limitaciones debidas a la discretización y modelado de turbulencia.