Influencia de diferentes diseños de winglets sobre el desempeño de una turbina hidrocinética tipo Darrieus de palas rectas

Abstract

En este trabajo se presenta un análisis del desempeño de una turbina hidrocinética de eje vertical que usa winglets simétricos como método de control de flujo pasivo. El análisis fue obtenido a través de simulación numérica CFD en el software comercial STAR CCM+ usando el modelo de turbulencia SST k-[omega] Gamma ReTheta-Transition. La metodología utilizada incluyó un análisis sobre diversos modelos de winglets para determinar cuál lograba el mejor desempeño en la turbina, posteriormente se compararon los resultados de la turbina con el modelo seleccionado con los resultados de la turbina sin winglets, encontrando cual fue el efecto de los winglets sobre las fuerzas hidrodinámicas de la turbina y los principales cambios que provocaron en el comportamiento del flujo alrededor de la turbina. Los resultados mostraron que el modelo de winglet con ángulo de inclinación de 45° y ángulo de barrido de 60° lograba el mejor desempeño en la turbina, con un incremento de un 17.3% en la potencia generada por la turbina, además, la mejora en el desempeño se debe a que los winglets incrementan el torque producido por la turbina en la región de aguas arriba, disminuyen el tamaño de los vórtices en las puntas de las palas de la turbina y retardando la separación del flujo en los primeros 60° de giro de la turbina.