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Título : COMPORTAMIENTO DEL FLUJO EN LA ESTELA DEL PERFIL NREL S830 PARA TURBINA EÓLICA
Autor : M. EN C. TOLENTINO ESLAVA, GUILIBALDO
ING. GONZÁLEZ ARÉVALO, NOÉ ELISEO
Palabras clave : NREL S830
TURBINA EÓLICA
Fecha de publicación : 20-jun-2011
Resumen : The near wake behavior and the development of velocity and turbulence intensity profiles in the wake of a NREL S830 blade are investigated. This study was made for a Re interval of 190 000 – 450 000, varying the blade´s attack angle between 0° and 17° and taking into account the influence of 0.5% and 10% FST levels. By means of the flow visualization smoke tracer and tuft-grid techniques the nature of the flow in the near wake can be qualitatively described The smoke tracer objective is to determine the limit of the blade´s tip influence area (tip vortex) on the flow field, mainly in the spanwise axis direction (z axis). The tuft-grid on the other hand is used to mark the characteristics of the tip vortex zone in the blade’s wake and also to locate the deviant flow region in the normal axis direction (y axis). A hot wire anemometry equipment (HWA) was used to obtain the velocity measurements of the streamwise direction of the flow (x axis) and thus its profiles, with the acquired velocity data the turbulent intensity profiles are calculated. The sampling frequency and time used for this experimental work is 20 kHz and 15 s respectively. Maps on the evolution of the streamwise velocity and turbulence intensity profiles are obtained. The results characterize the behavior of the wake in five different measurement planes: 0.2C, 0.5C, 3C, 4C y 5C. It is also possible for Re ≥ 250 000 to locate the maximum velocity and turbulence intensity restitution zone in the far wake (self similarity condition). The results are compared with studies made to other airfoils in similar experimental conditions of the ones present in this thesis work. Is finally concluded that the NREL S830 blade for wind turbine applications has a better wake behavior compared to those existent in the state of the art.
Descripción : Se investiga el comportamiento en la región inicial y el desarrollo de los perfiles de velocidad e intensidad de turbulencia a lo largo de la estela del álabe NREL S830 para un intervalo de número de Reynolds de 190 000 hasta 450 000, variando los ángulos de ataque entre 0° y 17° y tomando en cuenta la influencia de niveles de FST de 0.5% y 10%. Se usan la visualización de flujo con trazador de humo y con malla de hilos flexibles para describir cualitativamente la naturaleza del flujo en la región inicial de la estela. La primera técnica tiene como objetivo determinar el límite del área de influencia que tienen las puntas del álabe (vórtice de punta) en el comportamiento del flujo, principalmente en la dirección de la componente radial (eje z). Con la segunda técnica se busca señalar las características de la zona del vórtice de punta en la estela del álabe y ubicar la región del flujo desviado en la dirección normal (eje y). Para las mediciones de velocidad se utiliza un equipo de anemometría de hilo caliente con el cual se obtienen los perfiles de velocidad en la dirección principal del flujo (eje x) y se calculan a partir de estos datos las magnitudes del perfil de intensidad de turbulencia, se tiene para este trabajo experimental una frecuencia y tiempo de muestreo de 20 kHz y 15 s respectivamente. Se obtienen mapas de la evolución de los perfiles de la componente principal de la velocidad y de los perfiles de intensidad de turbulencia. Los resultados caracterizan el comportamiento de la estela en 5 diferentes planos de medición: 0.2C, 0.5C, 3C, 4C y 5C. Es posible también ubicar para Re ≥ 250 000 la zona de restitución máxima de velocidad e intensidad de turbulencia en la región alejada de la estela (zona de auto similitud). Se comparan los resultados obtenidos con estudios hechos a otros perfiles aerodinámicos bajo condiciones similares a las de este trabajo de tesis. Finalmente se concluye que el álabe para aplicaciones eólicas construido con base en el perfil NREL S830 tiene un mejor comportamiento en su estela en contraste con aquellos presentes en el estado del arte.
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/8090
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