Simulaciones CFD sobre la dinámica del rotor de una turbina eólica de eje horizontal activada desde el estado estacionario
Autores: Hsu, Cheng-Hsing; Chen, Jun-Liang; Yuan, Shan-Chi; Kung, Kuang-Yuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Simulaciones CFD sobre la dinámica del rotor de una turbina eólica de eje horizontal activada desde el estado estacionario
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Malla dinámica adaptativa
Funciones definidas por el usuario
Seis grados de libertad
Solucionador 6DOF
Rotor
Velocidad del viento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
La malla dinámica adaptativa, las funciones definidas por el usuario y el solucionador de seis grados de libertad (6DOF) proporcionados en ANSYS FLUENT 14 se utilizan para simular los procesos de activación del rotor del sistema eólico Grumman WS33. El rotor se activa de estacionario a operación estable impulsado por un flujo de viento constante o periódico y sus propiedades cinemáticas y generación de energía durante los procesos de activación. La velocidad angular y la aceleración angular se calculan directamente mediante el solucionador 6DOF en tiempo real postprocesado sin suponer una velocidad de rotación conocida para el marco de la cuadrícula computacional. La velocidad angular máxima del rotor es aproximadamente proporcional a la velocidad del viento impulsor, y su máxima aceleración angular también es proporcional al cuadrado de la velocidad del viento impulsor. Las curvas de evolución de las velocidades y aceleraciones angulares normalizadas del rotor son casi idénticas debido a las propiedades de autosimilitud de las velocidades y aceleraciones angulares del rotor. La velocidad angular del rotor alcanzará su valor estable. Se pueden utilizar estas velocidades angulares estables para predecir las generaciones de potencia mecánica del rotor. La teoría del análisis de momento y el método de momento de elemento de pala se aplican para predecir las generaciones de potencia y revelan buenos acuerdos con los datos experimentales en el rango de baja velocidad del viento.
Descripción
La malla dinámica adaptativa, las funciones definidas por el usuario y el solucionador de seis grados de libertad (6DOF) proporcionados en ANSYS FLUENT 14 se utilizan para simular los procesos de activación del rotor del sistema eólico Grumman WS33. El rotor se activa de estacionario a operación estable impulsado por un flujo de viento constante o periódico y sus propiedades cinemáticas y generación de energía durante los procesos de activación. La velocidad angular y la aceleración angular se calculan directamente mediante el solucionador 6DOF en tiempo real postprocesado sin suponer una velocidad de rotación conocida para el marco de la cuadrícula computacional. La velocidad angular máxima del rotor es aproximadamente proporcional a la velocidad del viento impulsor, y su máxima aceleración angular también es proporcional al cuadrado de la velocidad del viento impulsor. Las curvas de evolución de las velocidades y aceleraciones angulares normalizadas del rotor son casi idénticas debido a las propiedades de autosimilitud de las velocidades y aceleraciones angulares del rotor. La velocidad angular del rotor alcanzará su valor estable. Se pueden utilizar estas velocidades angulares estables para predecir las generaciones de potencia mecánica del rotor. La teoría del análisis de momento y el método de momento de elemento de pala se aplican para predecir las generaciones de potencia y revelan buenos acuerdos con los datos experimentales en el rango de baja velocidad del viento.