Resumen de Simulación de un alabe de aerogenerador para bajas potencias y bajas velocidades

Brayan Y. Conde Pabón, Elkin Gregorio Flórez Serrano, Juan Carlos Serrano Rico

• español

  En este artículo se presenta la simulación de un aerogenerador de eje horizontal de tres álabes, para baja velocidad y baja potencia, mediante la ayuda de un software comercial de CFD. La geometría de los álabes es determinada acoplando los perfiles aerodinámicos; WORTMANN FX 60-126, SG043 y SG042, para la raíz, la región media y para la punta del álabe, respectivamente. Estos perfiles aerodinámicos son acoplados mediante interpolación geométrica, con la ayuda del software SOLIDWORKS. Por otra parte, utilizando el software de diseño y análisis de perfiles aerodinámicos XFOIL, se caracterizó el rendimiento aerodinámico del álabe. Las simulaciones se desarrollaron para velocidades de viento entre 5 m/s y 10 m/s. A partir de los resultados de estas últimas, se determinaron las características de desempeño del aerogenerador, tales como; la velocidad de rotación, la potencia de salida y el coeficiente de potencia. Finalmente, se analizaron las fluctuaciones de presión sobre la superficie del alabé y la distribución de esfuerzos a lo largo del mismo, con el objetivo de realizar el diseño estructural del aerogenerador. Los resultados obtenidos en el presente trabajo serán utilizados, en una segunda fase de la investigación, para la construcción de un modelo que permita validar el comportamiento tanto aerodinámico como mecánico del aerogenerador, lo cual contribuirá en la construcción del prototipo que se implementará en campo.

• English

  In this paper presents the simulation of a three-bladed wind turbine of horizontal axis, for low speed and low power using a commercial CFD software. The blades geometry is determined coupling the aerodynamic profiles; WORTMANN FX 60-126, SG043 and SG042, for the root, the middle region and for the tip of the blade, respectively. Using the SOLIDWORK software, the aerodynamic profiles were coupled through geometric interpolation. Moreover, using the XFOIL software for design and aerodynamic profiles analysis, the aerodynamic performance of the blade was characterized. The simulations were developed for wind speeds between 5 m/s and 10 m/s.

  With the results of the simulations, the performance characteristics of the wind turbine were determined, such as; the rotation speed, the output power and the power coefficient.

  Finally, the pressure field on the blade surface and the strength distribution along the same were analyzed, these with the aim to obtain the structural design of the wind turbine.

  The results obtained in the present work will be used, in a second phase of the research, for the construction of a physical model to validate the aerodynamic and mechanical behavior of the wind turbine, which will contribute to the construction of the prototype to be implemented in field.