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Mejorando el rendimiento de nuevas turbinas hidroquinéticas de espiral de Arquímedes utilizando alerones en las palas en la generación de energía en aguas profundas para vehículos submarinos autónomos

Autores: Song, Ke; Huan, Huiting; Wei, Liuchuang; Liu, Chunxia

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Mejorando el rendimiento de nuevas turbinas hidroquinéticas de espiral de Arquímedes utilizando alerones en las palas en la generación de energía en aguas profundas para vehículos submarinos autónomos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Exploración en aguas profundas
Vehículos submarinos autónomos
Turbina hidrocinética en espiral de Arquímedes
Alerones
Dinámica de fluidos computacional
Eficiencia energética

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La exploración en aguas profundas depende en gran medida de vehículos autónomos submarinos (AUV) para la adquisición de datos, pero su resistencia operativa está limitada por las restricciones de la batería. La turbina hidroquinética de eje horizontal de espiral de Arquímedes (ASHT), como un nuevo tipo de turbina hidroquinética, ha surgido como una solución prometedora para aprovechar la energía localizada en el fondo marino para alimentar AUV. Este estudio explora la aplicación de alerones en un ASHT para mejorar su rendimiento a través de la dinámica de fluidos computacional (CFD). El análisis se centra en los efectos del ángulo y la relación de altura del alerón en la potencia y el empuje, así como en la distribución de presión y las características del flujo. Los hallazgos indican que los alerones diseñados estratégicamente, particularmente aquellos con ángulos superiores a 90 grados y relaciones de altura más grandes, pueden mejorar significativamente el rendimiento del ASHT. Esta mejora se puede atribuir a la capacidad de los alerones para reducir eficazmente la pérdida en la punta y expandir el área barrida de la turbina, mejorando así la extracción de energía. La configuración óptima, determinada con un ángulo de alerón de 135 grados y una relación de altura del 12-14%, demuestra mejoras significativas, incluyendo un aumento mínimo del 12.0% en la eficiencia de potencia en comparación con el ASHT original. Sin embargo, el estudio también reconoce los desafíos potenciales; los alerones con ángulos y relaciones de altura más grandes pueden llevar a fluctuaciones de carga aumentadas, lo que requiere consideraciones estructurales cuidadosas. Este estudio proporciona valiosas ideas sobre el diseño y la optimización de ASHT para la generación de energía en aguas profundas, contribuyendo así al avance de soluciones energéticas sostenibles para AUV.

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