Estudio mediante “large eddy simulation” de una pala de aerogenerador estacionaria con flap gurney

• Autores: Bacchi, Federico; Scarabino, Ana Elena
• Año de publicación: 2018
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: documento de conferencia
• Materia: Ingeniería; Turbina eólica; Flap Gurney; LES; Wind Turbine
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

La performance de los perfiles diseñados para bajos números de Reynolds, de hasta 106, ha sido objeto de investigación creciente en las últimas décadas, con la finalidad de mejorar las prestaciones de aeronaves a baja velocidad y mejorar el rendimiento de hélices y turbinas eólicas. Los "flaps Gurney”, que actúan como dispositivos pasivos de control de flujo, son pequeñas extensiones del borde de fuga del perfil (1-2 % de la cuerda), perpendiculares a la superficie del intradós. La presión estática antes del flap Gurney es mucho mayor que la presión de la corriente al abandonar el perfil por el intradós, contribuyendo a aumentar la sustentación El uso de estos mini-flaps como un mecanismo de control pasivo de flujo pueden también mejorar las características del perfil en flujos no estacionarios como procesos de pérdida dinámica y entornos turbulentos. En este trabajo se presenta el análisis numérico del campo de flujo y fuerzas y momentos aerodinámicos resultantes sobre una pala de turbina eólica de eje horizontal en posición fija, con y sin un flap Gurney en el borde de fuga de altura igual al 2% de cuerda, simulando ensayos llevados a cabo en el túnel de viento del Laboratorio de Capa Límite y Fluidodinámica Ambiental de la Facultad de Ingeniería de la UNLP. En esta etapa es de interés evaluar los cambios que introduce el mini-flap en las posiciones de arranque y de bandera, así como validar el modelo numérico para después analizar la turbina completa en rotación. El modelo LES (Large-Eddy Simulation), si bien requiere importantes recursos computacionales, permite identificar estructuras fluidodinámicas pequeñas presentes en la turbulencia y alcanzar una comprensión mucho más profunda de los efectos aerodinámicos generados por el miniflap que los métodos de cómputo tradicionales.
The performance of airfoils operating at low Reynolds numbers has been a topic of increasing attention during the last decades. A Gurney flap is a passive flow control device, consisting on a small strip located on the trailing edge of the airfoil on the pressure side, perpendicular to the mean chord line. Its height is typically between 1% and 4 % of the airfoil chord. This work presents a description of the experimental and numerical analysis and results, particularly the aerodynamic forces and moments on a fixed wind turbine blade with and without a "Gurney flap” of 2% chord height, located just below the blade trailing edge. The "Large-Eddy Simulation” (LES) analysis allows the identification of the small turbulent fluid dynamic structures generated by the flap and also a deeper understanding of their effects in the flow, than standard RANS turbulence approaches.
Grupo Fluidodinámica Computacional