Simulación de rotores eólicos con métodos CFD
Fecha
2013-07-20
Autores
Guillén Campos, Lázaro Alejandro
Título de la revista
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Editor
Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas
Resumen
Este Trabajo de Diploma discute la utilización de los softwares de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) como herramienta alternativa a la utilización de los túneles de viento, para la simulación y obtención de los parámetros aerodinámicos del comportamiento de rotores eólicos de aerogeneradores horizontales. El autor realizó un estudio de los antecedentes de las simulaciones de rotores eólicos en el mundo y para Cuba, logrando detectar los principales problemas existentes en nuestro país para la simulación computacional de estos rotores. Las dificultades que fueron analizados mostraron el poco dominio de los softwares CFD y el desconocimiento de los métodos de
simulación de rotores. Se propuso implementar la simulación de un rotor tripala de geometría recta con perfil NREL S809, mediante la solución con el software CFD ANSYS-CFX 14.0, que emplea el método de solución de los volúmenes finitos. La construcción de la geometría de la pala, el dominio computacional, se realizó con el ANSYS Design Modeler y el mallado se hizo con la aplicación ANSYS Meshing, obteniéndose una malla tetraédrica no estructurada con buen refinamiento. Se implementó en ANSYS-CFX uno de los métodos que actualmente se emplean para la simulación de rotores eólicos, denominado Múltiples Sistemas de Referencia que soluciona las ecuaciones de flujo de fluidos sobre la malla de sistemas de referencia cambiantes. Los resultados de la solución de la simulación mostraron las velocidades de viento en estela, la presión que ejerció este viento sobre la pala rígida.
This Diploma work discusses the use of software Computational Fluid Dynamics (CFD) as a tool alternative to the use of wind tunnels for simulation and obtaining aerodynamic parameters of wind turbine rotors horizontal. The author conducted a survey of the history of simulations of wind rotors in the world and to Cuba, managing to detect the main problems existing in our country for computer simulation of these rotors. The difficulties that were analyzed showed little command of CFD software and the lack of simulation methods rotors. It proposed to implement the simulation of three-blade rotor of profile NREL S809 through the solution with CFD software ANSYS-CFX 14.0, which uses the method of finite volume solution. Construction of the blade geometry, the computational domain is performed using ANSYS Design Modeler and meshing with the software ANSYS Meshing, obtaining a tetrahedral mesh with good refining unstructured. Was implemented in ANSYS-CFX one of the methods currently used for the simulation of wind rotors, called Multiple Reference Systems that solves the equations of fluid flow on the reference mesh changing systems. The results of the simulation solution showed wind speeds wake, the pressure exerted on the blade stiff wind.
This Diploma work discusses the use of software Computational Fluid Dynamics (CFD) as a tool alternative to the use of wind tunnels for simulation and obtaining aerodynamic parameters of wind turbine rotors horizontal. The author conducted a survey of the history of simulations of wind rotors in the world and to Cuba, managing to detect the main problems existing in our country for computer simulation of these rotors. The difficulties that were analyzed showed little command of CFD software and the lack of simulation methods rotors. It proposed to implement the simulation of three-blade rotor of profile NREL S809 through the solution with CFD software ANSYS-CFX 14.0, which uses the method of finite volume solution. Construction of the blade geometry, the computational domain is performed using ANSYS Design Modeler and meshing with the software ANSYS Meshing, obtaining a tetrahedral mesh with good refining unstructured. Was implemented in ANSYS-CFX one of the methods currently used for the simulation of wind rotors, called Multiple Reference Systems that solves the equations of fluid flow on the reference mesh changing systems. The results of the simulation solution showed wind speeds wake, the pressure exerted on the blade stiff wind.
Descripción
Palabras clave
Rotores Eólicos, Simulación, Métodos CFD, Procesamiento