Simulaciones CFD Resueltas por Palas de una Array Periódica de Rotores NREL de 5 MW con y sin Torres
Autores: Ma, Lun; Delafin, Pierre-Luc; Tsoutsanis, Panagiotis; Antoniadis, Antonis; Nishino, Takafumi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Simulaciones CFD Resueltas por Palas de una Array Periódica de Rotores NREL de 5 MW con y sin Torres
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía eólica
Palabras clave
Parque eólico
Urans
Modelo ad
Ddes
Flujo turbulento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Se emplea un modelo de turbina NREL de 5 MW completamente resuelto (FR) en dos simulaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds no estacionarias (URANS) (una con y otra sin la torre de la turbina) de una capa límite atmosférica periódica (ABL) para estudiar el rendimiento de un parque eólico infinitamente grande. Los resultados muestran que la reducción de potencia debido a la resistencia de la torre es de aproximadamente el 5% bajo la suposición de que la fuerza impulsora de la ABL no cambia. También se realizan dos simulaciones adicionales utilizando un modelo de disco de actuador (AD). Los resultados de AD y FR muestran reducciones inducidas por la torre del viento sobre el parque eólico casi idénticas, apoyando el argumento de que el modelo AD es suficiente para predecir el efecto de bloqueo del parque eólico. También investigamos la viabilidad de realizar simulaciones de vórtices desprendidos retardados (DDES) utilizando el mismo modelo de turbina FR y configuración de dominio periódico. Los resultados muestran características complejas de flujo turbulento dentro del parque, como la interacción de vórtices de gran escala en forma de horquilla con vórtices de punta de pala de menor escala. Se encuentra que el costo computacional de la DDES requerido para un número dado de revoluciones del rotor es similar al de la simulación URANS correspondiente, pero el período de muestreo necesario para obtener resultados promediados en el tiempo significativos parece mucho más largo debido a la existencia de fluctuaciones de larga duración.
Descripción
Se emplea un modelo de turbina NREL de 5 MW completamente resuelto (FR) en dos simulaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds no estacionarias (URANS) (una con y otra sin la torre de la turbina) de una capa límite atmosférica periódica (ABL) para estudiar el rendimiento de un parque eólico infinitamente grande. Los resultados muestran que la reducción de potencia debido a la resistencia de la torre es de aproximadamente el 5% bajo la suposición de que la fuerza impulsora de la ABL no cambia. También se realizan dos simulaciones adicionales utilizando un modelo de disco de actuador (AD). Los resultados de AD y FR muestran reducciones inducidas por la torre del viento sobre el parque eólico casi idénticas, apoyando el argumento de que el modelo AD es suficiente para predecir el efecto de bloqueo del parque eólico. También investigamos la viabilidad de realizar simulaciones de vórtices desprendidos retardados (DDES) utilizando el mismo modelo de turbina FR y configuración de dominio periódico. Los resultados muestran características complejas de flujo turbulento dentro del parque, como la interacción de vórtices de gran escala en forma de horquilla con vórtices de punta de pala de menor escala. Se encuentra que el costo computacional de la DDES requerido para un número dado de revoluciones del rotor es similar al de la simulación URANS correspondiente, pero el período de muestreo necesario para obtener resultados promediados en el tiempo significativos parece mucho más largo debido a la existencia de fluctuaciones de larga duración.