Simulación computacional de fluidos en micro turbina eólica de eje vertical tipo helicoidal

Abstract

La capacidad instalada de energía eólica en el mundo, utilizando grandes turbinas de eje horizontal, ha crecido sustancialmente en las últimas dos décadas. Asimismo, se ha incrementado la investigación y desarrollo de nuevos tipos de turbinas eólicas de eje vertical para aplicaciones de micro y baja potencia. En este documento se presenta el análisis de una turbina eólica de eje vertical tipo helicoidal, de tres aspas, de micro capacidad, basado en la simulación computacional de fluidos (CFD), utilizando el paquete computacional Fluent, Ansys Inc. Los resultados de las simulaciones fueron comparados con los valores obtenidos en un modelo matemático desarrollado en Matlab, utilizando el método analítico de doble-múltiple columnas de aire (Double-Multiple streamtube) tipo CARDAA, el cual considera la variación de la velocidad relativa del viento a través de la turbina. Se consideró una turbina eólica con un área de barrido de 5.8 m2, variando diferentes parámetros que afectan el rendimiento aerodinámico, pero manteniendo constante el área de barrido. De acuerdo con los resultados obtenidos en la simulación y en el modelo matemático, la turbina eólica fue de 584 W de capacidad nominal, con un coeficiente de potencia de 0.39, a una velocidad específica de lambda = 2.5 para un perfil aerodinámico S-1046.