Aerodinámica de un perfil NACA 2412 modificado empleando elementos de control pasivo de flujo en una turbina Darrieus de cuatro palas.

La investigación sobre perfiles aerodinámicos ha sido un campo de estudio continuo desde los primeros aviones tripulados, buscando mejorar la eficiencia y la movilidad de los vehículos aéreos. Este proyecto se centra en analizar el comportamiento aerodinámico del perfil NACA 2412 en una turbina Darr...

Full description

Autores:
Castro, Sebastián Rafael
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2024
Institución:
Universidad Libre
Repositorio:
RIU - Repositorio Institucional UniLibre
Idioma:
OAI Identifier:
oai:repository.unilibre.edu.co:10901/29389
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/10901/29389
Palabra clave:
CFD
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description La investigación sobre perfiles aerodinámicos ha sido un campo de estudio continuo desde los primeros aviones tripulados, buscando mejorar la eficiencia y la movilidad de los vehículos aéreos. Este proyecto se centra en analizar el comportamiento aerodinámico del perfil NACA 2412 en una turbina Darrieus, conocida por su uso en la generación de energía limpia y compacta. Además, se modifica este perfil basándose en una geometría bio-inspirada, específicamente en las protuberancias presentes en las aletas de las ballenas jorobadas, que han demostrado mejorar la eficiencia aerodinámica. Para llevar a cabo este análisis, se emplearon herramientas de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) utilizando el software ANSYS Fluent. Se realizaron simulaciones para evaluar parámetros como los coeficientes de sustentación, arrastre, torque y presión. Estas simulaciones permitieron determinar el patrón de turbulencia para cada configuración de perfil. La metodología incluyó la generación de mallas de alta calidad para los dominios de rotación y estáticos de la turbina, así como la aplicación del modelo de turbulencia k-ω SST para obtener resultados precisos. Se compararon los resultados de las simulaciones entre el perfil NACA 2412 y el perfil modificado, observándose diferencias significativas en los coeficientes aerodinámicos y la eficiencia general de la turbina. El estudio concluye que las modificaciones bio-inspiradas pueden ofrecer mejoras en la eficiencia de las turbinas Darrieus. Esta investigación contribuye al desarrollo de nuevas formas de generación de energía sostenible, destacando el potencial de las turbinas verticales en aplicaciones urbanas y rurales. El proyecto también subraya la importancia de la simulación numérica en el diseño y optimización de sistemas aerodinámicos complejos.
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Estas simulaciones permitieron determinar el patrón de turbulencia para cada configuración de perfil. La metodología incluyó la generación de mallas de alta calidad para los dominios de rotación y estáticos de la turbina, así como la aplicación del modelo de turbulencia k-ω SST para obtener resultados precisos. Se compararon los resultados de las simulaciones entre el perfil NACA 2412 y el perfil modificado, observándose diferencias significativas en los coeficientes aerodinámicos y la eficiencia general de la turbina. El estudio concluye que las modificaciones bio-inspiradas pueden ofrecer mejoras en la eficiencia de las turbinas Darrieus. Esta investigación contribuye al desarrollo de nuevas formas de generación de energía sostenible, destacando el potencial de las turbinas verticales en aplicaciones urbanas y rurales. El proyecto también subraya la importancia de la simulación numérica en el diseño y optimización de sistemas aerodinámicos complejos.Universidad Libre - Facultad ingeniería - Ingeniería MecánicaAirfoil research has been an ongoing field of study since the first manned aircraft, seeking to improve the efficiency and mobility of aerial vehicles. This project focuses on analyzing the aerodynamic behavior of the NACA 2412 airfoil on a Darrieus turbine, known for its use in clean and compact power generation. In addition, this airfoil is modified based on a bio-inspired geometry, specifically on the protrusions present on the fins of humpback whales, which have been shown to which have been shown to improve aerodynamic efficiency. To carry out this analysis, Computational Fluid Dynamics (CFD) tools were employed using ANSYS Fluent software. Simulations were performed to evaluate parameters such as lift, drag, torque and pressure coefficients. These simulations allowed determining the turbulence pattern for each airfoil configuration. The methodology included the generation of high quality meshes for the rotational and static domains of the turbine, as well as the application of the k-ω SST turbulence model to obtain accurate results. Simulation results were compared between the NACA 2412 airfoil and the modified airfoil, observing significant differences in aerodynamic coefficients and overall turbine efficiency. The study concludes that bio-inspired modifications can offer improvements in the efficiency of Darrieus turbines. This research contributes to the development of new forms of sustainable power generation, highlighting the potential of vertical turbines in urban and rural applications. The project also highlights the importance of numerical simulation in the design and optimization of complex aerodynamic systems.PDFCFDDarrieusNACA 2412Turbina eólica verticalCFDDarrieusNACA 2412Vertical wind turbineAerodinámica de un perfil NACA 2412 modificado empleando elementos de control pasivo de flujo en una turbina Darrieus de cuatro palas.Aerodynamics of a modified NACA 2412 airfoil using passive flow control elements on a four-bladed Darrieus turbine.Tesis de Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fC. Arenas and W. Quiroga, "MODELADO Y SIMULACIÓN AERODINÁMICA DE UN PERFIL DE MICROTURBINA EÓLICA DE EJE VERTICAL DARRIEUS TIPO H DE TRES ÁLABES.F. Antonio and V. Soria, "Breve Historia del Perfil Aerodinámico." [Online]. Available: http://en.wikipedia.org/wiki/User:Axda0002"Un aerogenerador más eficiente y silencioso inspirado en las ballenas -Portal CDT. \ccessed: Jun. 05, 2024. [Online]. Available: https://www.cdt.cl/un-aerogenerador mas-eficiente-y-silencioso-inspirado-en-las-ballenas/I. Gabriel Pico-Saltos, I. Roberto Pico-Saltos, and D. Mendoza, "Revisión TURBINAS HIDROCINÉTICAS DE EJE VERTICAL HELICOIDAL""North American T-6 Texan - Wikipedia, la enciclopedia libre.'" Accessed: Jan. 31, 2024. [Online]. Available: https://es.wikipedia.org/wiki/North_American_T-6_TexanS. Zuluaga Quintero Autor Álvaro Enrique Pinilla Sepulveda, "Universidad de los Andes".D. C. Giancoli and V. Campos Olguin, "Aerogenerador de viento," 2006I. Rodriguez Barón, J. Lara Rios, and A. Bueno, "Estudio Aerodinámico Computacional n Demostradores Tecnológicos Aeroespaciales (Scramjet) Aplicando el Efecto Tubérculo." Feb. 2018. doi: 10.13140/RG. 2.2.14823.27045.Y. F. Lin, K. Lam, L. Zou, and Y. Liu, "Numerical study of flows past airfoils with wavy surfaces, Fluids Struct, vol. 36, pp. 136-148, 2013, doi: 10.1016/j.jfluidstructs.2012.09.008S. Chakraborty and S. Ghosh, "A CFD study on the structural parameters of NACA 2412 airfoil based air-wing using different composite materials," Mater Today Proc vol. 60, pp. 894-901, Jan. 2022, doi: 10.1016/J.MATPR. 2021.10.025."Los animales más rápidos del mundo | Tiendanimal." Accessed: Jun. 04, 2024, Online]. Available: https://www.tiendanimal.es/articulos/animales-mas-rapidos"6 tecnologias inspiradas en la naturaleza - BBC News Mundo." Accessed: Jun. 04, 2024. [Online]. Available: https://www.bbc.com/mundo/noticias-47589153A. Bianchini, F. Balduzzi, O: Di Rosa, and G. Ferrara, "On the Use of Gurney Flaps for the aerodynamic performance augmentation of Darrieus wind turbines, Energy Convers Manag, vol. 184, p.f 402-415, ar. 2019, d i: 10.1016/j.enconman.2019.01.068P. K. Yadav, A. Kumar, and S. Jaiswal, "A critical review of technologies for harnessing the power from flowing water using a hydrokinetic turbine to fulfill the energy need. 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Wild Cañón, "DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS AERODINÁMICAS DE PERFILES PARA AEROGENERADORES DE BAJA POTENCIA UTILIZANDO DINÁMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL," 2017."SMARAAD SH 1KW 2kw 3kw 5kw 10kw 15kw 20kw 30kw 50KW Wind Turbine-Wuxi Smaraad New Energy Technology Co., Ltd." Accessed: Mar. 25, 2024. [Online). 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