Estudio Mediante “Large Eddy Simulation” de una Pala de Aerogenerador Estacionaria con Flap Gurney

Abstract

La performance de los perfiles diseñados para bajos números de Reynolds, de hasta 106, ha sido objeto de investigación creciente en las últimas décadas, con la finalidad de mejorar las prestaciones de aeronaves a baja velocidad y mejorar el rendimiento de hélices y turbinas eólicas. Los “flaps Gurney”, que actúan como dispositivos pasivos de control de flujo, son pequeñas extensiones del borde de fuga del perfil (1-2 % de la cuerda), perpendiculares a la superficie del intradós. La presión estática antes del flap Gurney es mucho mayor que la presión de la corriente al abandonar el perfil por el intradós, contribuyendo a aumentar la sustentación El uso de estos mini-flaps como un mecanismo de control pasivo de flujo pueden también mejorar las características del perfil en flujos no estacionarios como procesos de pérdida dinámica y entornos turbulentos. En este trabajo se presenta el análisis numérico del campo de flujo y fuerzas y momentos aerodinámicos resultantes sobre una pala de turbina eólica de eje horizontal en posición fija, con y sin un flap Gurney en el borde de fuga de altura igual al 2% de cuerda, simulando ensayos llevados a cabo en el túnel de viento del Laboratorio de Capa Límite y Fluidodinámica Ambiental de la Facultad de Ingeniería de la UNLP. En esta etapa es de interés evaluar los cambios que introduce el mini-flap en las posiciones de arranque y de bandera, así como validar el modelo numérico para después analizar la turbina completa en rotación. El modelo LES (Large-Eddy Simulation), si bien requiere importantes recursos computacionales, permite identificar estructuras fluidodinámicas pequeñas presentes en la turbulencia y alcanzar una comprensión mucho más profunda de los efectos aerodinámicos generados por el miniflap que los métodos de cómputo tradicionales.