Comparative CFD analysis of six VAWT turbines in the Chicamocha Canyon

• Juan Diego Rosero-Ariza ^[1] ; Jorge Luis Chacón-Velasco ^[1] ; Germán González-Silva ^[1]
  1. [1] Universidad Industrial de Santander

     Universidad Industrial de Santander

     Colombia

     
• Localización: Revista Facultad de Ingeniería: Universidad de Antioquia, ISSN-e 2422-2844, ISSN 0120-6230, Nº. 113, 2024, págs. 58-70
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Análisis comparativo en CFD de seis turbinas VAWT para el Cañón del Chicamocha
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• Resumen
  • español

    La micro generación de energía eólica a través de turbinas eólicas de eje vertical para bajas velocidades de viento en el departamento de Santander, Colombia es viable debido a las características físicas de la región. Sin embargo, existen factores cruciales para el desarrollo de una turbina para la región como la tipología de la turbina, solidez, relaciones de aspecto, etc. Por tal motivo, es una buena práctica realizar simulaciones por medio de la dinámica de fluidos computacional (CFD) con el fin de predecir el desempeño que tendrá la turbina en operación. Es por esto, que se realizó un análisis de seis configuraciones de una turbina VAWT tipo Darrieus de álabes rectos utilizando el perfil asimétrico DU06W200 las cuales fueron obtenidas por un algoritmo que tiene en cuenta los factores mencionados con anterioridad. Las relaciones de altura-diámetro a analizar fueron 0.25 (con longitudes de cuerda de 0.117 y 0.173 m), 0.4 (con longitudes de cuerda de 0.0929 y 0.137 m) y 1 (con longitudes de cuerda de 0.0587 y 0.0864 m). Se puede concluir con la relación de 0.25 y una longitud de cuerda de 0.173 m es posible obtener un Coeficiente de Potencia promedio de 0.31 siendo este un valor sobresaliente debido a la baja velocidad de viento de la región de interés.

  • English

    Micro wind power generation through vertical axis wind turbines for low wind velocity in the department of Santander, Colombia, is viable due to the physical characteristics of the region. However, there are crucial factors for the development of a turbine for the region such as turbine typology, robustness, aspect ratios, etc. For this reason, it is a good practice to perform simulations through computational fluid dynamics (CFD) to predict the performance of the turbine in operation. In this context, an analysis of six configurations of a Darrieus-type VAWT turbine with the asymmetric profile DU06W200 and straight blades, which were obtained by an algorithm considering the factors mentioned above was carried out. The height-diameter ratios to be analyzed were 0.25 (with chord lengths of 0.117 and 0.173 m), 0.4 (with chord lengths of 0.0929 and 0.137 m) and 1 (with chord lengths of 0.0587 and 0.0864 m). It can be concluded that with a ratio of 0.25 and a rope length of 0.173 m, it is possible to obtain an average Power Coefficient of 0.31, which is an outstanding value due to the low wind velocity of the region of interest.