Evaluación de Placas Aerodinámicas Sujetas a la Calle de Vórtices de Von Kármán para Mejorar la Generación de Energía Eólica en Dispositivos Sin Aspas
Autores: Zuluaga, John; Ricardo, Santiago; Oostra, Andrés; Materano, Gilberto; Spanelis, Apostolos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Evaluación de Placas Aerodinámicas Sujetas a la Calle de Vórtices de Von Kármán para Mejorar la Generación de Energía Eólica en Dispositivos Sin Aspas
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Ciencia y tecnología de los recursos naturales
Palabras clave
Estudio
Placa oscilante
Callejón de vórtices
Energía mecánica
Coeficiente de potencia
Desplazamiento de la pala
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio explora la viabilidad de utilizar una placa oscilante aguas abajo de un cuerpo cilíndrico para producir energía mecánica a partir de una calle de vórtices de Von Kármán bajo condiciones de flujo subcrítico (Re = 72,500). El estudio tiene como objetivo cuantificar el impacto de la longitud de la placa, su separación del cilindro y un factor de amortiguamiento de la máquina en el coeficiente de potencia y el desplazamiento de la placa para identificar la configuración óptima. Esta evaluación preliminar asume que la oscilación de la placa es lo suficientemente pequeña como para evitar cambios en la dinámica de los vórtices. Esta suposición permite la construcción de un modelo sustituto utilizando Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para evaluar el efecto de la longitud de la placa y la separación del cilindro en las fuerzas de elevación fluctuantes sobre la placa. Posteriormente, el modelo sustituto, combinado con factores de amortiguamiento de la máquina variables, facilita la descripción de la dinámica del dispositivo a través de la integración numérica de una ecuación de momento angular. Los resultados mostraron que una placa con una longitud de 0.52D, una separación de 5.548D del cilindro y un factor de amortiguamiento de 0.013 logró un coeficiente de potencia de 0.147 y un desplazamiento perpendicular de 0.226D. Estos resultados demuestran una mejora sustancial en el rendimiento de generadores sin palas.
Descripción
Este estudio explora la viabilidad de utilizar una placa oscilante aguas abajo de un cuerpo cilíndrico para producir energía mecánica a partir de una calle de vórtices de Von Kármán bajo condiciones de flujo subcrítico (Re = 72,500). El estudio tiene como objetivo cuantificar el impacto de la longitud de la placa, su separación del cilindro y un factor de amortiguamiento de la máquina en el coeficiente de potencia y el desplazamiento de la placa para identificar la configuración óptima. Esta evaluación preliminar asume que la oscilación de la placa es lo suficientemente pequeña como para evitar cambios en la dinámica de los vórtices. Esta suposición permite la construcción de un modelo sustituto utilizando Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para evaluar el efecto de la longitud de la placa y la separación del cilindro en las fuerzas de elevación fluctuantes sobre la placa. Posteriormente, el modelo sustituto, combinado con factores de amortiguamiento de la máquina variables, facilita la descripción de la dinámica del dispositivo a través de la integración numérica de una ecuación de momento angular. Los resultados mostraron que una placa con una longitud de 0.52D, una separación de 5.548D del cilindro y un factor de amortiguamiento de 0.013 logró un coeficiente de potencia de 0.147 y un desplazamiento perpendicular de 0.226D. Estos resultados demuestran una mejora sustancial en el rendimiento de generadores sin palas.