Optimización aerodinámica de perfiles de aerofrenos para pequeños aerogeneradores de eje horizontal
Autores: Benim, Ali Cemal; Diederich, Michael; Pfeiffelmann, Björn
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Optimización aerodinámica de perfiles de aerofrenos para pequeños aerogeneradores de eje horizontal
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Desarrollo
Automatizado
Forma del perfil aerodinámico
Optimización
Turbinas eólicas
Análisis de CFD
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
El propósito de este estudio es el desarrollo de un procedimiento automatizado de optimización de la forma del perfil aerodinámico bidimensional para pequeños aerogeneradores de eje horizontal (HAWT), con énfasis en una alta fuerza de empuje y un rendimiento aerodinámicamente estable. El procedimiento combina el análisis de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) con la Metodología de Superficie de Respuesta (RSM), el algoritmo de optimización Biobjetivo de Búsqueda Directa Adaptativa de Malla (BiMADS) y una herramienta automática de generación de geometría y malla. En el análisis de CFD, se aplica una Simulación Numérica Promediada de Reynolds (RANS) en combinación con un modelo de turbulencia de dos ecuaciones. Para describir el comportamiento del sistema bajo condiciones de viento alternantes, se realizan una serie de CFD 2D-RANS-Simulaciones con diferentes números de Reynolds y ángulos de viento. El número de casos se reduce mediante el uso de RSM. En el análisis, se hace hincapié en el papel de la interacción de pala a pala. La fuerza de empuje promedio y la desviación estándar se optimizan mediante un algoritmo de optimización libre de derivadas para definir un conjunto óptimo de Pareto, utilizando el algoritmo BiMADS. Los resultados muestran que se pueden lograr mejoras en el rendimiento mediante modificaciones en la forma de la pala y que el presente procedimiento puede ser utilizado como una herramienta efectiva para la optimización de la forma de la pala.
Descripción
El propósito de este estudio es el desarrollo de un procedimiento automatizado de optimización de la forma del perfil aerodinámico bidimensional para pequeños aerogeneradores de eje horizontal (HAWT), con énfasis en una alta fuerza de empuje y un rendimiento aerodinámicamente estable. El procedimiento combina el análisis de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) con la Metodología de Superficie de Respuesta (RSM), el algoritmo de optimización Biobjetivo de Búsqueda Directa Adaptativa de Malla (BiMADS) y una herramienta automática de generación de geometría y malla. En el análisis de CFD, se aplica una Simulación Numérica Promediada de Reynolds (RANS) en combinación con un modelo de turbulencia de dos ecuaciones. Para describir el comportamiento del sistema bajo condiciones de viento alternantes, se realizan una serie de CFD 2D-RANS-Simulaciones con diferentes números de Reynolds y ángulos de viento. El número de casos se reduce mediante el uso de RSM. En el análisis, se hace hincapié en el papel de la interacción de pala a pala. La fuerza de empuje promedio y la desviación estándar se optimizan mediante un algoritmo de optimización libre de derivadas para definir un conjunto óptimo de Pareto, utilizando el algoritmo BiMADS. Los resultados muestran que se pueden lograr mejoras en el rendimiento mediante modificaciones en la forma de la pala y que el presente procedimiento puede ser utilizado como una herramienta efectiva para la optimización de la forma de la pala.