Modelo de turbulencia híbrido RANS/LES aplicado a una capa límite inestable transicional en el perfil aerodinámico de una turbina eólica
Autores: Zhang, Di; Cadel, Daniel R.; Paterson, Eric G.; Lowe, K. Todd
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Modelo de turbulencia híbrido RANS/LES aplicado a una capa límite inestable transicional en el perfil aerodinámico de una turbina eólica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Modelo de turbulencia híbrido
Navier-Stokes promediado por Reynolds
Simulación de grandes remolinos
Cilindro
Perfil alar
Desprendimiento de vórtices
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Se desarrolla y prueba un modelo de turbulencia híbrido de Navier-Stokes promediado por Reynolds/simulación de grandes remolinos (RANS/LES) integrado con una formulación de transición a través de un problema de modelo sustituto mediante un enfoque experimental y de dinámica de fluidos computacional. El problema del modelo consiste en un cilindro circular para generar inestabilidad coherente y un perfil aerodinámico aguas abajo en el estela del cilindro. El flujo del cilindro es subcrítico, con un número de Reynolds de 64,000 basado en el diámetro del cilindro. La dinámica cuantitativa de la separación de vórtices y las tensiones de Reynolds en la estela cercana al cilindro se capturan bien, gracias al modo de simulación de grandes remolinos que se activó en la estela. El modelo híbrido cambió entre los modos RANS y LES fuera de las capas límite, como se esperaba. Según los resultados experimentales y de simulación, el perfil aerodinámico encontró variaciones locales del ángulo de flujo de hasta +/-50 grados. Un análisis adicional a través de una técnica de promediado de fase encontró desfases en la capa límite del perfil aerodinámico a lo largo de las ubicaciones en la cuerda, y tanto los perfiles de velocidad promediados por fase como los promedios de velocidad colapsaron en la Ley de la pared en el rango de 0
Descripción
Se desarrolla y prueba un modelo de turbulencia híbrido de Navier-Stokes promediado por Reynolds/simulación de grandes remolinos (RANS/LES) integrado con una formulación de transición a través de un problema de modelo sustituto mediante un enfoque experimental y de dinámica de fluidos computacional. El problema del modelo consiste en un cilindro circular para generar inestabilidad coherente y un perfil aerodinámico aguas abajo en el estela del cilindro. El flujo del cilindro es subcrítico, con un número de Reynolds de 64,000 basado en el diámetro del cilindro. La dinámica cuantitativa de la separación de vórtices y las tensiones de Reynolds en la estela cercana al cilindro se capturan bien, gracias al modo de simulación de grandes remolinos que se activó en la estela. El modelo híbrido cambió entre los modos RANS y LES fuera de las capas límite, como se esperaba. Según los resultados experimentales y de simulación, el perfil aerodinámico encontró variaciones locales del ángulo de flujo de hasta +/-50 grados. Un análisis adicional a través de una técnica de promediado de fase encontró desfases en la capa límite del perfil aerodinámico a lo largo de las ubicaciones en la cuerda, y tanto los perfiles de velocidad promediados por fase como los promedios de velocidad colapsaron en la Ley de la pared en el rango de 0