Aerodinámica inestacionaria y no lineal de grandes generadores eólicos de eje horizontal

Abstract

En este trabajo se presenta una herramienta computacional para simular numéricamente el comportamiento aerodinámico de rotores de generadores eólicos de eje horizontal y gran potencia (mayor a 1 MW) cuando varían algunos de los parámetros que definen la geometría de los mismos o la dirección del viento incidente. Como ejemplo de aplicación, se estudia como varía la potencia producida en junción de la dirección relativa del viento respecto al eje del rotor o de la conicidad de las palas. El rango de velocidades de operación del rotor (subsónico bajo) se conjuga con las grandes dimensiones de su geometría dando lugar a flujos incompresibles con elevados números de Reynolds. Este hecho avala la hipótesis de que los efectos viscosos son confinados únicamente, a las capas límite y las estelas vorticosas, y permite estimar las cargas aerodinámicas implementando el método de red de vórtices no-lineal e inestacionario. Los datos necesarios para llevar a cabo estas simulaciones numéricas son: i) la geometría del rotor; ii) la cinemática del rotor (modelado como una colección de cuerpos rígidos); y iii) la corriente de aire que puede variar en el tiempo, tanto en magnitud como en dirección.