El presente trabajo de tesis desarrolla un procedimiento para analizar
aerodinámicamente la hélice de un aerogenerador tripala de eje horizontal de 3kW
mediante simulación numérica. El alcance del análisis aerodinámico para este trabajo
abarca el análisis cualitativo de los resultados obtenidos por simulación numérica de
líneas de flujo y mapa de presiones, entre otras. Además, realizar un análisis cuantitativo
y comparativo de los valores de torque mecánico por dos métodos diferentes.
El primer método, se le llama método o cálculo analítico, trabaja un proceso de cálculo
iterativo para aerogeneradores de eje horizontal. A través de este proceso se calcula el
valor aproximado de dos parámetros importantes (los factores de inducción) con los
cuales es posible obtener la distribución de fuerzas y torque. En parte de este método,
se aplica el software libre QBLADE, especializado en perfiles aerodinámicos.
El segundo método es un análisis por volúmenes finitos para flujo externo mediante
simulación numérica. En este procedimiento se desarrolla un modelo de simulación
eficaz y eficiente, en cuanto a resultados y tiempo de uso computacional. De este
método se obtiene líneas de flujo, mapa de presiones, mapa de contorno de la velocidad
del flujo y representación gráfica de los remolinos formados en el extremo final de las
palas. También se obtienen valores numéricos del torque mecánico para cada condición
de trabajo de la hélice. Para este método se usa el software ANSYS CFX.
Una vez obtenido los resultados, son comparados y analizados, siendo posible obtener
conclusiones y recomendaciones útiles como procedimiento de investigaciones y
diseños futuros. Se concluye que se tiene un modelo de simulación óptimo para el
análisis planteado para este trabajo, con resultados físicamente admisibles según el
límite de energía máxima extraíble del viento. El modelo de simulación es capaz de
representar gráficamente, de manera correcta, los efectos físicos en el flujo, prueba
fehaciente de ello son la concordancia de estos con sus esperados teóricos. Además se
rescata la confiabilidad de los resultados por simulación al no alejarse demasiado de los
analíticos, al tener que para condición de trabajo nominal, el valor de torque mecánico
por simulación numérica (162.32 Nm) y el resultados por método analítico (178.61 Nm)
generan un error relativo de 10%, y un error relativo máximo de 11% de las diferentes
condiciones de trabajo analizadas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:PUCP/oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/5485 |
| Date | 14 August 2014 |
| Creators | Cortez Aguilar, Miguel Martín |
| Contributors | Valverde Guzmán, Quino Martín |
| Publisher | Pontificia Universidad Católica del Perú, PE |
| Source Sets | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/bachelorThesis |
| Format | application/pdf, application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/pe/ |
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