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Optimización Multi-Objetivo de una Pequeña Palas de Aerogenerador de Eje Horizontal para Generar el Máximo Par de Arranque a Bajas Velocidades del Viento

Autores: Akbari, Vahid; Naghashzadegan, Mohammad; Kouhikamali, Ramin; Afsharpanah, Farhad; Yaïci, Wahiba

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Optimización Multi-Objetivo de una Pequeña Palas de Aerogenerador de Eje Horizontal para Generar el Máximo Par de Arranque a Bajas Velocidades del Viento


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Torque de arranque
Pequeña turbina eólica
Diseño de palas
Estudio de optimización
Longitud de cuerda
ángulo de torsión

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Generar un alto par de arranque es un factor crítico para la aplicación de pequeñas turbinas eólicas en regiones con baja velocidad del viento. En el presente estudio, las palas de una pequeña turbina eólica fueron diseñadas y optimizadas para maximizar la potencia de salida y el par de arranque. Para este propósito, se consideraron la longitud de la cuerda y el ángulo de torsión como variables de diseño, y se utilizó un estudio de optimización multiobjetivo para evaluar la geometría óptima de la pala. Se utilizó la técnica de momento de elemento de pala (BEM) para calcular los objetivos de diseño y se empleó un algoritmo genético para realizar la optimización. El método BEM y las herramientas de optimización fueron verificados con los resultados de pruebas en túnel de viento de la turbina base y las ecuaciones de Schmitz, respectivamente. Los resultados mostraron que desde el punto de vista aerodinámico, la pala de una pequeña turbina eólica se puede dividir en dos secciones: / < 0.52, que es responsable de generar el par de arranque, y / >= 0.52, donde se genera la mayor parte de la potencia de la turbina. Al aumentar la longitud de la cuerda y el ángulo de torsión (especialmente la longitud de la cuerda) en la sección / < 0.52 y seguir las distribuciones ideales de longitud de cuerda y ángulo de torsión en la parte / >= 0.52, se observó un aumento del 140% en el par de arranque de la pala diseñada con solo una reducción del 1.5% en el coeficiente de potencia, en comparación con la pala base. De este modo, la velocidad del viento de arranque se redujo de 6 m/s para la pala base a 4 m/s para la pala diseñada, lo que proporciona mayores posibilidades para el funcionamiento de esta turbina en áreas con velocidades de viento más bajas.

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