Simulación y optimización del rotor de una turbina eólica de eje vertical de baja capacidad

Abstract

The generation of electrical power using wind energy has grown rapidly in the last years; low-power wind turbines stand out as they allow the exploitation of wind power in areas with little resources, such as urban environments. The objective of the present work is to develop the numerical simulation by means of CFD (Computational Fluid Dynamics) software for a low-capacity vertical axis wind turbine rotor, obtaining its generated potency and ????. The work shows the simulation process using ANSYS Fluent and the Sliding Mesh technique, as well as estimating through simulation the optimization of inductor disc wind concentrators, which are a pending patent with expedient number MX/a/2022/002284 before the Mexican Institute for Intellectual Property (IMPI). Inductor disc wind concentrators are wind energy concentrators that increase wind turbine performance through the implementation of a non-rotating structure that produces an acceleration in wind-flow speed towards the rotor.

La generación de energía eléctrica por medio de energía eólica ha tenido un gran crecimiento en los últimos años; resaltan las turbinas de viento de baja potencia que permiten aprovechar el potencial eólico en zonas con poco recurso, tal es el caso de los entornos urbanos. El presente trabajo desarrolla la simulación numérica mediante software CFD (Computational Fluid Dynamics) para el rotor de una turbia eólica de eje vertical de baja capacidad, obteniendo la potencia generada y el coeficiente de potencia (????) de la turbina eólica. Se describe el proceso de simulación usando ANSYS Fluent mediante la técnica de Sliding Mesh. Así mismo, se estima mediante simulación la optimización de los concentradores eólicos de discos inductores, los cuales son una patente en trámite con número de expediente MX/a/2022/002284 ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Intelectual (IMPI). Los concentradores eólicos de discos inductores son concentradores de energía eólica que tienen por objetivo aumentar el rendimiento de la turbina eólica, mediante la implementación de una estructura no giratoria que producen una aceleración en la velocidad del flujo del viento hacia el rotor.