logo móvil
Contáctanos

Investigación Numérica de la Transformación del Perfil de Palas de Cóncavo a Convexo en Turbinas Eólicas de Eje Vertical para una Mejora del Rendimiento en Condiciones de Bajo Número de Reynolds

Autores: Subramanian, Venkatesh; Ponnappa, Venkatesan Sorakka; Gurusamy, Madhan Kumar; Karthikeyan, Kadhavoor R.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

Descargar PDF

Acceso abierto

Artículo científico
2025

Investigación Numérica de la Transformación del Perfil de Palas de Cóncavo a Convexo en Turbinas Eólicas de Eje Vertical para una Mejora del Rendimiento en Condiciones de Bajo Número de Reynolds


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Turbinas eólicas de eje vertical
VAWTs
Rendimiento aerodinámico
Tipo Darrieus
Curvatura
Pala

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las turbinas eólicas de eje vertical (VAWTs) se utilizan cada vez más para la generación de energía descentralizada en entornos urbanos y de baja velocidad del viento debido a su captura de viento omnidireccional y su forma compacta. Este estudio investiga numéricamente el rendimiento aerodinámico de las palas de VAWT tipo Darrieus a medida que su curvatura varía sistemáticamente de profundamente convexa (-50 mm) a fuertemente cóncava (+50 mm) en siete configuraciones. Utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD) en estado estacionario con el método del rotor congelado, se realizaron simulaciones en un rango de números de Reynolds bajos de 25 a 300, representativos de escenarios de viento a pequeña escala y en techos. Los resultados indican que las palas profundamente convexas logran la mayor relación de sustentación a resistencia (Cl/Cd), alcanzando un pico de 1.65 a Re = 25 y disminuyendo a 0.76 a Re = 300, mientras que las palas fuertemente cóncavas muestran valores más bajos y más estables que oscilan entre 0.95 y 0.86. El coeficiente de potencia (Cp) y el coeficiente de par (Ct) también favorecen las formas convexas, con Cp comenzando en 0.040 y manteniéndose por encima de 0.030, y Ct sosteniendo un robusto 0.067 a bajo Re. Las palas convexas también mantienen mayores relaciones de velocidad de punta (TSR), superando 1.30 a Re = 300. Los análisis de velocidad y presión revelan que los perfiles convexos promueven flujos laminares estables y estelas compactas, mientras que las geometrías cóncavas experimentan una separación temprana del flujo y un par fluctuante. Estos hallazgos demuestran que optimizar la curvatura de la pala hacia la convexidad mejora el arranque, la estabilidad del par y la producción de energía, proporcionando una guía de diseño esencial para las VAWTs urbanas que operan bajo condiciones de bajo número de Reynolds.

Otros recursos que podrían interesarte

Temas Virtualpro