Mejorando el Torque de una Planta Mini-Hidráulica de Palas a Través de la Optimización de Parámetros Geométricos y el Uso de un Amplificador de Corriente
Autores: Zhilkashinova, Almira; Ocheredko, Igor; Abilev, Madi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Mejorando el Torque de una Planta Mini-Hidráulica de Palas a Través de la Optimización de Parámetros Geométricos y el Uso de un Amplificador de Corriente
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Pequeñas plantas hidroeléctricas
Efecto de aceleración del flujo
Producción de energía
Amplificadores de flujo
Dinámica de fluidos computacional
Ecuaciones de Navier-Stokes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
En el trabajo presentado, se investiga el principal desafío de las pequeñas plantas hidroeléctricas: convertir las bajas velocidades de flujo de los ríos en altas rotaciones del generador. Se estableció que aplicar el efecto de aceleración del flujo durante la interacción con superficies permite aumentar la potencia de salida de una pequeña planta hidroeléctrica en hasta un 25%, lo que corresponde al nivel de una solución innovadora. Se estudiaron los amplificadores de flujo estacionarios y su influencia en la interacción dinámica de las palas. Se reveló que el uso del efecto de amplificación en configuraciones emparejadas contribuye a lograr un efecto multiplicativo. El potencial de las pequeñas plantas hidroeléctricas fue evaluado analíticamente, teniendo en cuenta sus dimensiones y sistemas de engranajes. El estudio se llevó a cabo utilizando el método de dinámica de fluidos computacional (CFD), que permite modelar procesos hidrodinámicos complejos. Basado en el modelo tridimensional desarrollado del objeto y su discretización en una malla computacional, se establecieron condiciones de contorno y se aplicó el método de volúmenes finitos para resolver las ecuaciones de Navier-Stokes. Para tener en cuenta los flujos turbulentos, se empleó el modelo de turbulencia k-epsilon.
Descripción
En el trabajo presentado, se investiga el principal desafío de las pequeñas plantas hidroeléctricas: convertir las bajas velocidades de flujo de los ríos en altas rotaciones del generador. Se estableció que aplicar el efecto de aceleración del flujo durante la interacción con superficies permite aumentar la potencia de salida de una pequeña planta hidroeléctrica en hasta un 25%, lo que corresponde al nivel de una solución innovadora. Se estudiaron los amplificadores de flujo estacionarios y su influencia en la interacción dinámica de las palas. Se reveló que el uso del efecto de amplificación en configuraciones emparejadas contribuye a lograr un efecto multiplicativo. El potencial de las pequeñas plantas hidroeléctricas fue evaluado analíticamente, teniendo en cuenta sus dimensiones y sistemas de engranajes. El estudio se llevó a cabo utilizando el método de dinámica de fluidos computacional (CFD), que permite modelar procesos hidrodinámicos complejos. Basado en el modelo tridimensional desarrollado del objeto y su discretización en una malla computacional, se establecieron condiciones de contorno y se aplicó el método de volúmenes finitos para resolver las ecuaciones de Navier-Stokes. Para tener en cuenta los flujos turbulentos, se empleó el modelo de turbulencia k-epsilon.