Optimización de Palas de Turbinas Eólicas de Eje Horizontal de Multi-Megavatios Basada en el Método PSO
Autores: Kaviani, Hamid R.; Moshfeghi, Mohammad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Optimización de Palas de Turbinas Eólicas de Eje Horizontal de Multi-Megavatios Basada en el Método PSO
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Diseño de turbinas eólicas
Optimización por Enjambre de Partículas
Generación de energía
NREL WP-Baseline 1.5 MW
Transformación de Clase/Forma
Optimización de la forma aerodinámica
Licencia
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Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Los métodos de optimización de palas son cruciales para el diseño de turbinas eólicas. En esta investigación, se propone un nuevo conjunto de valores para los parámetros del método de Optimización por Enjambre de Partículas (PSO), y se investigan sus efectos en la mejora de la generación de energía de la turbina eólica de eje horizontal NREL WP-Baseline de 1.5 MW. Primero, se ajustan los parámetros del PSO, y se mejora la velocidad de convergencia y la precisión óptima de la función objetivo. Luego, se emplea el método de Transformación de Clase/Forma (CST), y se selecciona un orden apropiado del polinomio de la función de forma. En el tercer paso, se optimiza la pala WP-Baseline de 1.5 MW de acuerdo con los parámetros del PSO ajustados, y el perfil aerodinámico se representa mediante algoritmos CST. Posteriormente, se validó un modelo CFD, que incluye 37 millones de celdas y un modelo de turbulencia IDDES, y se utilizó para comparar la generación de energía de las palas originales y optimizadas. La pala optimizada produjo más energía para todas las velocidades del viento superiores a 4.5 m/s, con un máximo del 13.8% a 10 m/s y un +7.25% a la velocidad nominal del viento (11.5 m/s). Cabe señalar que, dado que los algoritmos, ajustes y técnicas adoptados en el presente estudio fueron generales, el método presentado puede utilizarse como un enfoque sistemático para la optimización de la forma aerodinámica de turbinas eólicas de múltiples megavatios.
Descripción
Los métodos de optimización de palas son cruciales para el diseño de turbinas eólicas. En esta investigación, se propone un nuevo conjunto de valores para los parámetros del método de Optimización por Enjambre de Partículas (PSO), y se investigan sus efectos en la mejora de la generación de energía de la turbina eólica de eje horizontal NREL WP-Baseline de 1.5 MW. Primero, se ajustan los parámetros del PSO, y se mejora la velocidad de convergencia y la precisión óptima de la función objetivo. Luego, se emplea el método de Transformación de Clase/Forma (CST), y se selecciona un orden apropiado del polinomio de la función de forma. En el tercer paso, se optimiza la pala WP-Baseline de 1.5 MW de acuerdo con los parámetros del PSO ajustados, y el perfil aerodinámico se representa mediante algoritmos CST. Posteriormente, se validó un modelo CFD, que incluye 37 millones de celdas y un modelo de turbulencia IDDES, y se utilizó para comparar la generación de energía de las palas originales y optimizadas. La pala optimizada produjo más energía para todas las velocidades del viento superiores a 4.5 m/s, con un máximo del 13.8% a 10 m/s y un +7.25% a la velocidad nominal del viento (11.5 m/s). Cabe señalar que, dado que los algoritmos, ajustes y técnicas adoptados en el presente estudio fueron generales, el método presentado puede utilizarse como un enfoque sistemático para la optimización de la forma aerodinámica de turbinas eólicas de múltiples megavatios.