Una técnica robusta para modelar el rompimiento de la estela vorticosa en generadores eólicos de gran potencia y eje horizontal

Abstract

Con el fin de aumentar el conocimiento del comportamiento aerodinámico de turbinas eólicas de eje horizontal y de gran potencia y lograr así un correcto diseño de las mismas, los estudios aerodinámicos, aeroelásticos y aeroservoelásticos de estos sistemas de generación de energías limpias han recobrado interés durante los últimos años. En este trabajo se presenta el desarrollo e implementación computacional de un nuevo método de simulación del fenómeno de ruptura de las estelas vorticosas generadas por las palas al impactar la torre portante; dicha componente influye de manera directa en el comportamiento de la potencia mecánica de la turbina. La nueva técnica numérica se implementó en un código computacional ya existente, basado en una versión modificada del método de red de vórtices no lineal y no estacionario. Con el objetivo de poner en evidencia la eficiencia y robustez del nuevo método de ruptura, se comparan los resultados numéricos con un esquema desarrollado con anterioridad. Además, se analiza cualitativamente la forma de la ruptura al variar el número de elementos aerodinámicos utilizados para discretizar las palas y la torre. Finalmente, para analizar cuantitativamente la influencia de la discretización aerodinámica de la pala en el modelo de ruptura, se calculan los tiempos dimensionales de comienzo y finalización de la primera ruptura de estela y se extraen conclusiones.