Comportamiento Aerodinámico y Aeroelástico de Rotores de Generadores Eólicos de Eje Horizontal y de Gran Potencia

Abstract

En el presente trabajo se simula numéricamente el comportamiento aerodinámico y aeroelástico no-lineal e inestacionario del rotor de un generador eólico de eje horizontal y de gran potencia (mayor a 1MW). El problema aerodinámico es modelado mediante la técnica de red de vórtices no-lineal e inestacionaria, que permite determinar la magnitud y la evolución en el tiempo de las cargas aerodinámicas que actúan sobre las palas. El problema dinámico es modelado como un eje rígido rotante que en un extremo tiene acoplado un rotor rígido cuyas palas están sometidas a la acción de fuerzas de origen aerodinámico. El rotor transforma energía eólica en energía mecánica. En el otro extremo del eje esta aplicado el par resistente asociado a la presencia de un equipo de generación eléctrica que
toma la energía mecánica del eje y la convierte en energía eléctrica. Todas las ecuaciones que gobiernan al sistema dinámico son integradas en forma simultánea e interactiva en el dominio del tiempo por medio de un método predictor-corrector. En este esfuerzo se estudian las características de las cargas aerodinámicas y la incidencia de la configuración geométrica del rotor y las condiciones de viento sobre la potencia obtenida. También se estudia la respuesta aeroelástica del rotor operando en vacío (sin tener en cuenta la dinámica del equipo de generación de energía), determinando la velocidad límite en función de la velocidad del viento y del ángulo de pitch de las palas.