Energía eólica del Cañón del Chicamocha y selección del perfil aerodinámico para una VAWT usando CFD

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.17533/udea.redin.20190512

Palabras clave:

aerodinámica, CFD, Colombia, turbina, eólica

Resumen

El uso de turbinas eólicas de eje vertical (VAWT) en Colombia podría abordar las dificultades de distribución de energía ya que gran extensión del territorio no está conectado a la red eléctrica. La presente investigación determina experimentalmente la potencia eólica disponible en el sector rural conocido como “Cañón del Chicamocha” y selecciona el perfil aerodinámico para diseñar un aspa de una VAWT por medio de simulación 2D en CFD. Tomando las características del viento del sitio de interés, se determina el desempeño aerodinámico de los perfiles NACA0018 y DU06W200 mediante el cálculo de sus coeficientes de sustentación y arrastre usando OpenFOAM considerando el modelo de turbulencia ”Spalart-Allmaras fv3”. Esta investigación muestra viable el uso de la energía eólica en el Cañón del Chicamocha al determinar la potencia eólica promedio anual de 485 [w/m2 ], además, sugiere construir los álabes de la turbina eólica usando el perfil aerodinámico DU06W200 al ser 14% más eficiente que el comercialmente usado NACA0018.

|Resumen
= 746 veces | HTML (ENGLISH)
= 0 veces| | PDF (ENGLISH)
= 395 veces|

Descargas

Biografía del autor/a

Luis Fernando García-Rodríguez, Universidad Industrial de Santander

Departamento de Ingeniería Mecánica.

Julian E. Jaramillo, Universidad Industrial de Santander

Departamento de Ingeniería Mecánica, Profesor.

Jorge Luis Chacón Velasco, Universidad Industrial de Santander

Departamento de Ingeniería Mecánica, Profesor.

Citas

Colombia: tendencias a largo plazo del sector energía en Colombia, Unidad de Planeación Minero Energética, Cartagena, Colombia, 2014.

E. M. Villammizar, “Estudio sobre el impacto turístico y económico del parque nacional del chicamocha en el municipio de san gil,” Ungraduathe thesis, Universidad Industrial de Santander, Santander, Colombia, 2007.

M. C. Claessens, “The design and testing of airfoils for application in small vertical axis wind turbines,” M.S. thesis, Delft University of Technology, Delft, Países Bajos, 2006.

M. Raciti, G. Simioni, and E. Benini, “Numerical analysis of the influence of airfoil asymmetry on vawt performance,” International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering, vol. 6, no. 1, pp. 75–84, 2012.

S. Hsing, W. W. Liou, A. Shabbir, Z. Yang, and J. Zhu, “A new k-eddy viscosity model for high reynolds number turbulent flows,” Computers & Fluids, vol. 24, no. 3, pp. 227–238, Mar. 1995.

C. Monir, C. Abhishek, and G. Bharat, “Cfd analysis of horizontal axis wind turbine blade for optimum value of power,” International Journal of Energy Environment, vol. 4, no. 5, pp. 825–834, 2013.

M. S. H. Boutilier, “Experimental investigation of transition over a NACA 0018 airfoil at a low reynolds number,” M.S. thesis, University of Waterloo, Ontario, Canada, 2011.

G. Elhussien, A. Hassan, and M. Elsayed, “Numerical Investigation of medium range Re numbers Aerodynamics Characteristics for NACA0018 Airfoil,” CFD Lett., vol. 6, no. 4, pp. 175–187, Mar. 2014.

K. Rogowski, M. O. Laver, and R. Maroński, “Steady and unsteadyanalysis of naca 0018 airfoil in vertical-axis wind turbine,” J. Theor. Appl. Mech., vol. 56, no. 1, pp. 203–212, 2018.

P. M. Kumar, R. Kulkarni, N. Srikanth, and L. Teik, “Performance assessment of darrieus turbine with modified trailing edge airfoil for low wind speeds,” Smart Grid and Renewable Energy, vol. 8, no. 12, pp. 425–439, Dec. 2017.

S. Yarusevych and M. S. H. Boutilier, “Vortex shedding of an airfoil at low reynolds numbers,” AIAA Journal, vol. 49, no. 10, pp. 2221–2227, 2011.

P. Spalart and S. Allmaras, “A one-equation turbulence model for aerodynamic flows,” presented at 30th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Seattle, WA, 1992. [Online]. Available: https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.1992-439

Cañón del chicamocha. [Google Maps]. Accessed Feb. 15, 2019. [Online]. Available: google.com/maps/place/Cañón+del+Chicamocha/@6.8126222,-72.998592,8984m/data=!3m1!1e3!4m5!3m4!1s0x8e6976f20decd421:0x201ace7fe50af23c!8m2!3d6.815869!4d-72.9897054

J. F. Manwell, J. G. McGowan, and A. L. Rogers, Wind Energy Explained, 2nd ed. Wiley, 2010.

D. C. Wilcox, Turbulence Modeling for CFD. La cañada, California: DCW Industries, 1994.

J. M. Fernández, Técnicas numéricas en ingeniería de fluidos: Introducción a la dinámica computacional de fluidos (CFD) por medio del método de volúmenes finitos, 1st ed. Barcelona, España: Editorial Reverté, 2012.

K. HyeongKim, Y. Soo, and M. Senda, “Large eddy simulation of turbulent flow past a square cylinder confined in a channel,”Computers & Fluids, vol. 3, no. 1, pp. 81–96, Jan. 2004.

Publicado

2020-10-17

Cómo citar

García-Rodríguez, L. F., Jaramillo, J. E., & Chacón Velasco, J. L. (2020). Energía eólica del Cañón del Chicamocha y selección del perfil aerodinámico para una VAWT usando CFD. Revista Facultad De Ingeniería Universidad De Antioquia, (94), 56–66. https://doi.org/10.17533/udea.redin.20190512