Análisis de la interacción del rotor con la dinámica de la superficie libre de una turbina de vórtice gravitacional

La presente investigación tiene como objetivo primordial evaluar la interacción transitoria entre la superficie libre de agua y el rotor de una turbina de vórtice gravitacional (GWVT), un sistema reconocido como Fuente No Convencional de Energía Renovable (FNCER). Este trabajo aborda simulaciones tanto estacionarias como transitorias de un flujo turbulento que atraviesa el interior de la GWVT. Para llevar a cabo este estudio, se emplearon técnicas avanzadas de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) con el software ANSYS – CFX. El modelado CAD fue ejecutado utilizando SolidWorks. El análisis se centra en las dinámicas del flujo dentro de la turbina mientras se desplaza a través de sus distintas secciones. No obstante, el punto focal de la investigación recae en la detallada exploración de las interacciones entre la superficie libre del agua y el rotor de la turbina. Se procedió a validar y comparar los resultados obtenidos frente a investigaciones previas Nishi y Terumi (2017), Asimismo, se llevó a cabo un análisis de la influencia de diferentes modelos de turbulencia en los resultados, detallando la sensibilidad del caso a la rigurosidad de los distintos métodos. En adición a las configuraciones estándar de la GWVT, se incluyó la evaluación de una turbina Kaplan con el propósito de analizar su eficiencia. Se observó una alta complejidad computacional en términos generales, junto con un notable incremento en los valores de rendimiento para la configuración de referencia (Flujo Cruzado), con generaciones de potencia alcanzando hasta diez veces la magnitud de otras configuraciones evaluadas. Este estudio, en línea con los objetivos planteados, proporciona una evaluación exhaustiva de la interacción entre la superficie libre de agua y el rotor de una turbina de vórtice gravitacional, aportando valiosas perspectivas para el diseño y desarrollo de sistemas de energía renovable no convencionales.

• Autores: Ortíz Arias, Daniel
• Fecha de publicación: 2023
• Institución: Universidad Autónoma de Occidente
• Repositorio: RED: Repositorio Educativo Digital UAO
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:red.uao.edu.co:10614/15260
• Acceso en línea: https://hdl.handle.net/10614/15260; https://red.uao.edu.co/
• Palabra clave: Flujo Cruzado; Kaplan; Flujo turbulento; Turbina de vórtice gravitacional (GWVT); Superficie libre del agua; Rotor de la turbina; Ansys – CFX; Rendimiento; Cross Flow; Maestría en Sistemas Energéticos; Kaplan; Turbulent flow; Gravitational Vortex Turbine (GWVT); Free water surface; Turbine Rotor; Ansys – CFX; Performance
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