Simulaciones Numéricas de la Turbina Eólica NREL Fase VI con Pitch Sinusoidal de Baja Amplitud
Autores: Akbarzadeh, Amir; Borazjani, Iman
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Simulaciones Numéricas de la Turbina Eólica NREL Fase VI con Pitch Sinusoidal de Baja Amplitud
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Turbina eólica
ángulo de paso
Oscilaciones
Rendimiento
Simulaciones
Pala
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Actualmente, la mayoría de los análisis y simulaciones de rendimiento de turbinas eólicas se realizan asumiendo ángulos de paso y guiñada constantes durante cada rotación. Sin embargo, la vibración inducida o el desequilibrio del rotor pueden afectar el ángulo de paso o guiñada dentro de cada rotación. En este estudio, se investigaron numéricamente los efectos de las oscilaciones sinusoidales de bajo amplitud del ángulo de paso de la pala sobre el rendimiento de una turbina eólica, comparándolo con la línea base (sin variaciones en el paso). Se realizaron simulaciones de grandes remolinos en las que el movimiento de las palas se manejó mediante el método de frontera inmersa curvilínea (CURVIB). La resolución de la malla se incrementó cerca de las fronteras inmersas en movimiento utilizando mallas dinámicas superpuestas para resolver las palas en rotación. Se encontró que las oscilaciones sinusoidales de bajo amplitud (hasta 3 grados) en el ángulo de paso afectaron de manera despreciable el par medio, pero aumentaron sus fluctuaciones y crearon características distintas en el remolino de la turbina. De hecho, el par medio de la turbina a una velocidad del viento de 15 m/s disminuye de 1245 N.m a 1223 N.m, mientras que su fluctuación (desviación estándar) aumenta de 2.85 N.m a 7.94 N.m, con un paso dinámico de 0.5 grados y una frecuencia de 3.6 Hz.
Descripción
Actualmente, la mayoría de los análisis y simulaciones de rendimiento de turbinas eólicas se realizan asumiendo ángulos de paso y guiñada constantes durante cada rotación. Sin embargo, la vibración inducida o el desequilibrio del rotor pueden afectar el ángulo de paso o guiñada dentro de cada rotación. En este estudio, se investigaron numéricamente los efectos de las oscilaciones sinusoidales de bajo amplitud del ángulo de paso de la pala sobre el rendimiento de una turbina eólica, comparándolo con la línea base (sin variaciones en el paso). Se realizaron simulaciones de grandes remolinos en las que el movimiento de las palas se manejó mediante el método de frontera inmersa curvilínea (CURVIB). La resolución de la malla se incrementó cerca de las fronteras inmersas en movimiento utilizando mallas dinámicas superpuestas para resolver las palas en rotación. Se encontró que las oscilaciones sinusoidales de bajo amplitud (hasta 3 grados) en el ángulo de paso afectaron de manera despreciable el par medio, pero aumentaron sus fluctuaciones y crearon características distintas en el remolino de la turbina. De hecho, el par medio de la turbina a una velocidad del viento de 15 m/s disminuye de 1245 N.m a 1223 N.m, mientras que su fluctuación (desviación estándar) aumenta de 2.85 N.m a 7.94 N.m, con un paso dinámico de 0.5 grados y una frecuencia de 3.6 Hz.