Análisis computacional de la generación de potencia en aerogeneradores sin elementos rotatorios

Abstract

[ES] El presente documento aborda una investigación paramétrica sobre la interacción fluido-estructura aplicada a los aerogeneradores sin elementos rotatorios. Se analiza la posibilidad de obtener energía eólica a través de la oscilación generada en el sistema por el desprendimiento de vórtices. En un primer lugar se pretende proporcionar una comparativa sobre los diferentes aerogeneradores existentes en el mercado, centrando posteriormente el estudio en aquellos cuyo funcionamiento se basa en el fenómeno aeroelástico conocido como VIV (Vortex Induced Vibrations). En él, el número de Reynolds, la relación de masa, la rigidez adimensional y el amortiguamiento adimensional son variados con el objetivo de caracterizar la dependencia de la potencia media generada y la amplitud del movimiento. Asimismo, se analizan los patrones de desprendimiento de vórtices presentes dentro del espacio paramétrico. Finalmente, se exponen ciertas conclusiones y posibles proyectos futuros.

[EN] This document addresses parametric research on fluid-structure interaction applied to wind turbines without rotary elements. The possibility of harvesting wind energy through the oscillation generated in the system by the detachment of vortices is analyzed. First, it is intended to provide a comparison on the different wind turbines on the market, subsequently focusing the study on those whose operation is based on the aeroelastic phenomenon known as VIV (\textit{Vortex Induced Vibrations}). In it, Reynolds number, mass ratio, dimensionless stiffness and dimensionless damping are varied with the aim of characterizing the dependence of the average power generated and the amplitude of the movement. Furthermore, vortex shedding patterns observed within the parametric space are analyzed. Finally, certain conclusions and possible future projects are presented.