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Estudio Experimental y Optimización 3D de una Turbina Radial Pequeña Alimentada por Energía Solar Utilizando Tecnología de Impresión 3D

Autores: Daabo, Ahmed M.; Hassan, Ali Abdelhafeez; Bashir, Muhammad Anser; Hamza, Hudhaifa; Salim, Shahad; Koprulu, Aisha; Badawy, Tawfik; Mahmoud, Saad; Al-Dadah, Raya

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Estudio Experimental y Optimización 3D de una Turbina Radial Pequeña Alimentada por Energía Solar Utilizando Tecnología de Impresión 3D


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Turbinas a pequeña escala
Análisis de rendimiento estructural
Métodos de elementos finitos
Dinámica de fluidos computacional
Turbina radial
Tecnología de impresión 3D
Modelo de aerodinámica

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 32

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las turbinas de pequeña escala (SST) se encuentran entre las tecnologías más importantes que permiten la extracción de energía en los sistemas de producción de energía doméstica. Sin embargo, debido a las fuerzas centrífugas, la alta velocidad de rotación de las SST causa tensiones excesivas en las porciones aerodinámicas de las palas de la turbina. En este artículo, se proporciona un análisis del rendimiento estructural combinando métodos de elementos finitos (FEM) con dinámica de fluidos computacional (CFD). El objetivo principal fue examinar las tensiones mecánicas de una turbina radial de pequeña escala (SSRT) construida utilizando tecnología de impresión 3D y un nuevo material plástico, RGD 525, para construir experimentalmente un modelo de SSRT. Después de introducir un modelo aerodinámico de turbina adecuado, el ensamblaje de la turbina y las cargas relacionadas se tradujeron a un modelo estructural. Posteriormente, se realizó un análisis estructural bajo diversas situaciones de carga para determinar la influencia de diferentes valores de velocidad de rotación y formas de palas en la distribución de tensiones y desplazamiento. Según los hallazgos de esta investigación, las tensiones máximas de von Mises y las tensiones principales máximas se ven significativamente afectadas tanto por la velocidad de rotación del rotor como por la temperatura de entrada del fluido de trabajo. La deformación máxima permitida, por otro lado, fue más influenciada por la velocidad de rotación, mientras que la vida útil máxima permitida por fatiga fue más influenciada por la velocidad de rotación y la temperatura de entrada del fluido. Además, la región del borde de la cubierta en el rotor tuvo valores de deflexión mayores del 21% del ancho de la punta de la pala.

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