Análisis de Grandes Turbinas Eólicas en un Entorno de Cosimulación Fluido-Estructura y Mecanismos Flexibles

Abstract

En este trabajo se presentan resultados obtenidos por medio de la co-simulación de alta fidelidad de la interacción fluido-estructura (FSI) de grandes aerogeneradores. Se consideró para el estudio el prototipo virtual de la turbina eólica de referencia del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) de 5MW. Una interfase in-house acopla dos códigos comerciales: StarCCM+ para la simulación fluidodinámica y Samcef-Mecano para la descripción del mecanismo flexible. Este desarrollo permite el modelado simultáneo y acoplado del flujo de viento turbulento en condiciones no estacionarias, y los movimientos mecánicos y de control de la turbina. La simulación dinámica de alta fidelidad realizada en este trabajo permite predecir el comportamiento de una turbina verificando los valores nominales de potencia, torque, cabeceo y deformaciones. Además, se puede observar que el paso de la pala por la torre produce una caída en el par aerodinámico. Este fenómeno no es observado por modelados por medio de la teoría del momento y el elemento de pala (BEM).