Mejora de elevación para perfiles aerodinámicos gruesos y planos en las palas internas de grandes turbinas eólicas
Autores: Pucci, Micol; Zanforlin, Stefania
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Mejora de elevación para perfiles aerodinámicos gruesos y planos en las palas internas de grandes turbinas eólicas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería General
Palabras clave
Perfiles aerodinámicos gruesos
Resistencia estructural
Rendimiento aerodinámico
Perfiles aerodinámicos de espalda plana
Coeficiente de sustentación
Simulación numérica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Los perfiles aerodinámicos gruesos suelen utilizarse en las secciones interiores de las palas en turbinas eólicas comerciales. La razón principal de esto es darle a la pala una mayor resistencia estructural, pero es bien sabido que los perfiles aerodinámicos gruesos degradan el rendimiento aerodinámico al estancarse a ángulos de ataque relativamente pequeños. La adopción de perfiles aerodinámicos de borde plano en lugar de bordes de fuga afilados permite mantener un alto coeficiente de sustentación en perfiles aerodinámicos gruesos. En este documento, proponemos un diseño de perfil aerodinámico novedoso basado en un flap pasivo para mejorar aún más el coeficiente de sustentación. Este nuevo diseño fue probado mediante simulación numérica en varios perfiles aerodinámicos con diferentes espesores máximos y diferentes espesores de borde de fuga. El diseño mejorado para perfiles aerodinámicos de borde plano produce un coeficiente de sustentación más alto, mientras que el comportamiento de arrastre está estrictamente relacionado con la forma del perfil aerodinámico base: algunos perfiles muestran una disminución en el arrastre a ciertos ángulos de ataque, mientras que otros exhiben un aumento en el arrastre. En conclusión, se analizan las implicaciones prácticas de la utilización del flap en una pala de última generación diseñada para una turbina eólica de 5 MW. Los hallazgos demuestran que, debido al coeficiente de sustentación mejorado, es factible acortar la cuerda manteniendo la producción de energía, reduciendo así los costos de material.
Descripción
Los perfiles aerodinámicos gruesos suelen utilizarse en las secciones interiores de las palas en turbinas eólicas comerciales. La razón principal de esto es darle a la pala una mayor resistencia estructural, pero es bien sabido que los perfiles aerodinámicos gruesos degradan el rendimiento aerodinámico al estancarse a ángulos de ataque relativamente pequeños. La adopción de perfiles aerodinámicos de borde plano en lugar de bordes de fuga afilados permite mantener un alto coeficiente de sustentación en perfiles aerodinámicos gruesos. En este documento, proponemos un diseño de perfil aerodinámico novedoso basado en un flap pasivo para mejorar aún más el coeficiente de sustentación. Este nuevo diseño fue probado mediante simulación numérica en varios perfiles aerodinámicos con diferentes espesores máximos y diferentes espesores de borde de fuga. El diseño mejorado para perfiles aerodinámicos de borde plano produce un coeficiente de sustentación más alto, mientras que el comportamiento de arrastre está estrictamente relacionado con la forma del perfil aerodinámico base: algunos perfiles muestran una disminución en el arrastre a ciertos ángulos de ataque, mientras que otros exhiben un aumento en el arrastre. En conclusión, se analizan las implicaciones prácticas de la utilización del flap en una pala de última generación diseñada para una turbina eólica de 5 MW. Los hallazgos demuestran que, debido al coeficiente de sustentación mejorado, es factible acortar la cuerda manteniendo la producción de energía, reduciendo así los costos de material.