Análisis del efecto de los dispositivos de punta alar sobre las pérdidas originadas en el extremo de las palas en un aerogenerador

Abstract

[ES] En los últimos años, los dispositivos de punta alar han sido utilizados para mejorar el rendimiento de los aerogeneradores de eje horizontal. Estos reducen el arrastre inducido alejando los vórtices que se generan en la punta de la pala y por tanto aumentando la eficiencia aerodinámica. Este estudio persigue evaluar el rendimiento de diferentes geometrías de punta alar sobre una pala rectangular de sección NACA 0012 con relaciones de aspecto de 1 y 10. El análisis CFD se realiza con un flujo subsónico en ANSYS R1 2020 resolviendo las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS) para un flujo incompresible. El flujo turbulento es predicho usando el modelo de turbulencia k-w de transporte de esfuerzo cortante (k-w SST). Los indicadores aerodinámicos como el coeficiente de arrastre (CD), el coeficiente de sustentación (CL), y el ratio (CL / CD) son comparados para comprender mejor el efecto de las diferentes configuraciones de punta alar sobre la eficiencia aerodinámica.

[EN] In the last few years, winglets have been used to improve the performance of horizontal axis wind turbines (HAWTs). They reduce the induced drag generated by the tip vortex by pushing it away from the blade tips and therefore increase the aerodynamic efficiency. This study aims to evaluate the aerodynamic performance by changing the tip geometry on a rectangular blade with a NACA 0012 airfoil section with aspect ratios 1 and 10. The CFD analysis is performed at low subsonic flow in ANSYS R1 2020 solving the incompressible averaged Navier-Stokes equations, and the turbulent flow is predicted using the k-w Shear Stress Transport turbulence model. The aerodynamic characteristics of drag coefficient (CD), lift coefficient (CL), and lift-to-drag ratio (L/D) are compared to have a better understanding of the effect of different tip configurations on the aerodynamic efficiency.