Estudio computacional del desempeño hidrodinámico de una turbina Darrieus con control activo de flujo por medio de chorros sintéticos

Abstract

Las turbinas eólicas de eje vertical como la turbina Darrieus tipo-H, han recibido un interés creciente debido a su capacidad omnidireccional, robustez, bajo nivel de ruido y costos. Sin embargo, su rendimiento aerodinámico no es comparable con las turbinas de eje horizontal. Para mejorar su rendimiento existen técnicas de control de flujo que buscan lograr un efecto deseable en el desempeño global de la turbina. Por lo tanto, el estudio actual tiene como objetivo estudiar el efecto de la actuación de los chorros sintéticos sobre la zona de extradós e intradós del álabe. Para este estudio, se ha empleado una turbina de eje vertical Darrieus tipo H y se consideran los siguientes parámetros: relación de velocidad de punta TSR (1.164, 1.454, 1.745, 1.876, 2.036, 2.179, 2.333) y número de Reynolds (Re = 1.5*10^6) para analizar el rendimiento de la turbina, los coeficientes de momento, fuerza normal y fuerza tangencial. Las simulaciones numéricas de la turbina Darrieus con diferente relación de velocidad de punta se han llevado a cabo utilizando ecuaciones transitorias promediadas de Navier Stokes (URANS) en STAR CCM + 2019.3 V14.06.012 con modelo de turbulencia k-w.

Vertical axis wind turbines (VAWT) such as Darrieus turbine have received growing interest due to their omni-directional capability, robustness, low noise and costs. However, their aerodynamic performance is not comparable to horizontal axis turbines. To enhance their performance, there are flow control techniques to achieve a desirable effect on the overall performance of the turbine. Therefore, the current study intends to investigate the effect of the actuaction of synthetics jets on the intrados and extados surface. For this study, a Darrieus H-type VAWT has been employed and the following parameters are considered: tip speed ratio TSR (1.164, 1.454, 1.745, 1.876, 2.036, 2.179 2.333) y Reynolds number (Re = 1.5*10^6) to analize the turbine performance and hydrodinamic coefficients. The numerical simulation of the Darrieus turbine with different relation of tip speed ratio have been carried out by using unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (URANS) in STAR CCM+ 2019.3 V14.06.012 with k-w turbulence model.