Caracterización del campo fluidodinámico de una pala de aerogenerador con flap Gurney inmerso en flujo turbulento

Abstract

La performance de perfiles operando en bajos números de Reynolds ha sido un tópico de interés creciente en las últimas décadas, interés que se magnifica en el caso de turbinas eólicas de baja potencia, para uso domiciliario. El flap Gurney es un dispositivo mecánicamente simple que consta de una pequeña placa colocada en el intradós de la pala con un ángulo normal a la superficie, coincidente con el borde de fuga. Su altura es típicamente entre el 1% y el 4% de la cuerda. Comparando el flujo alrededor de dos perfiles aerodinámicos idénticos, uno sin flap Gurney y el otro con un flap Gurney, varios estudios han demostrado que el mismo provoca un vórtice aguas arriba del perfil y un retardo del flujo.1 Además aguas abajo se generan vórtices contra rotatorios, los cuales generan una estela de von Kármán y un incremento del área de succión del extradós del perfil; todo esto en conjunto provoca un aumento de la circulación del perfil. En el Laboratorio de Capa Límite y Fluidodinámica Ambiental se han estudiado este tipo de dispositivos. Los desprendimientos vorticosos periódicos sobre el perfil provocan un área de succión en el extradós. Si el perfil está en condición de flujo desprendido, esta zona de succión puede llegar a generar un repegue de la capa límite retrasando el desprendimiento. Los flaps Gurney mejoran la performance de los perfiles a altos ángulos de ataque y es esperable que mejoren el torque inicial de los generadores eólicos de eje horizontal, reduciendo la velocidad de arranque. Con esta motivación se realizó este trabajo cuyo objetivo es estudiar la influencia del flap Gurney sobre una pala de aerogenerador de eje horizontal de baja potencia (aproximadamente 1,5kW) en túnel de viento mediante la adquisición de presiones estáticas sobre la misma. La pala tiene 1,55 metros de envergadura, una cuerda que varía desde 14cm en la raíz hasta 4,3 cm en el borde marginal y un ángulo de torsión que va desde 20° en la raíz hasta -3,6° en el borde marginal. Se comparan los resultados obtenidos para la pala “limpia” y con el flap Gurney, cuya cuerda es de 2% de la cuerda del perfil.