Propuesta de diseño aerodinámico para reducción de turbulencia en la estela de rotación en turbinas eólicas de baja capacidad Hawt

Abstract

A design proposal in order to reduce turbulence in the wake of horizontal axis wind turbines is presented. The proposal arises from analysis of diverse alternatives for blade modification of wind turbines designed under the BEM theory. Several software are used for the design, modeling and simulation of diverse proposals. The experimental hot-wire anemometry results in wind tunnel using a model made with 3D printing technology of one of the proposals are compared with the obtained ones in CFD. As additional work, a system for measurement of wind speed in order to characterize the used wind tunnel was integrated. Additional tests in order to get stream lines by means of a smoke generator and measurement of starter torque are carried out also. The experimental and CFD results present good agreement with which there was achieved the validation of the methodology used for the analysis. As result of the analysis it is demonstrated that is possible to achieve a design with low turbulence generation and an acceptable power output above other designs.

Se presenta una propuesta de diseño para la reducción de turbulencia en la estela de rotación de turbinas eólicas de eje horizontal. La propuesta surge del análisis de diversas alternativas para la modificación de los álabes de una turbina diseñada bajo la teoría BEM. Varios softwares son empleados para el diseño, modelado y simulación de las diversas propuestas. Los resultados experimentales de anemometría de hilo caliente en túnel de viento utilizando un modelo fabricado con tecnología de impresión 3D de una de las propuestas son comparados con los obtenidos en CFD. Como trabajo adicional se integró un sistema de medición de velocidad de viento para caracterización del túnel de viento empleado. Pruebas adicionales para obtención de líneas de corriente mediante un generador de humos y medición de torque de arranque son también llevadas a cabo. Los resultados experimentales y CFD presentan buena concordancia, con lo cual se logró la validación de la metodología empleada para el análisis. Como resultado del análisis se demostró que es posible lograr un diseño con baja generación de turbulencia y una potencia aceptable por encima de otros diseños planteados.