SIMULACIÓN DINÁMICA DE ÁLABES DE GEOMETRÍA ADAPTATIVA CON APLICACIÓN DE BIOMIMÉTICA PARA TURBINAS EÓLICAS DE BAJA POTENCIA

Abstract

Esta investigación, realizada como trabajo de título para la carrera de Ingeniería Civil Mecánica, tiene como foco el estudio de un perfil alar con tecnología FishBAC (“Fish Bone Active Camber”) para su uso en turbinas eólicas horizontales de baja potencia. Esta se enmarca en un esfuerzo de equipo para avanzar con la iniciativa de diseñar tecnología eólica morfoadaptable. En particular, se buscó establecer como varían las características aerodinámicas de dicho perfil dependiendo de la naturaleza del flujo y determinar las condiciones de operación para máxima eficiencia. Para lograr estos objetivos, se recurrió a simulaciones con dinámica de fluidos computacional (De aquí en adelante “CFD” por sus siglas en inglés) como alternativa a la realización de experimentos físicos. Se empezó haciendo pruebas para elegir el modelo numérico más adecuado, comparando los resultados generados con datos experimentales. En esta etapa el desafío consistió en encontrar un modelo capaz de describir correctamente flujos con bajo número de Reynolds caracterizados por fenómenos de transición. Se terminó eligiendo el modelo γ − Reθ dado su buen desempeño en las simulaciones de prueba. A continuación, este se usó para simular un perfil NACA 0012 en varios estados de deformación y para distintos regímenes de flujo tanto en dos como en tres dimensiones. Las simulaciones arrojaron resultados coherentes con la teoría detrás de los flujos de transición, se sacaron conclusiones respecto al comportamiento de un perfil alar deformable y formularon buenas practicas para su diseño y uso en aerogeneradores de baja potencia. A modo de resumen, se puede decir que un sistema de deformación continua le otorga a un perfil la capacidad de adaptarse al flujo al cual se enfrenta, mejorando su desempeño incluso si este es transicional. Estas mejoras pueden expresarse como un aumento de la eficiencia aerodinámica y un mejor manejo de los fenómenos de transición.