Estudio computacional de un perfil NACA 64-618 entrando en pérdida en un régimen oscilatorio

Abstract

El presente proyecto se centra en el análisis del fenómeno de pérdida dinámica de un perfil aerodinámico NACA 64-618 para un aerogenerador NREL de 5 MW. Para ello se realizará un análisis 2D mediante el programa de Star CMM+. Para el análisis se ha tenido en cuenta la zona más cercana al Cabo Prior, al norte de Ferrol. Esto se debe a que es una ubicación óptima para la implementación de aerogeneradores offshore en España, puesto que se trata de uno de los países con mayor potencial para instalar aerogeneradores offshore. Para poder encontrar la locación se ha utilizado la herramienta de Wind Atlas, que permite conocer las zonas con mejor batimetría. El objetivo principal es ver el efecto que genera en este perfil aerodinámico el fenómeno de pérdida dinámica mediante las simulaciones, observando las fases que representan dicho fenómeno. Además, se comparará con unos ensayos realizados en otro estudio de este ámbito. Para ello, se han creado diferentes modelos y testeado antes de la poder recrear el fenómeno, para su posterior aplicación. Una vez validado los modelos, se han propuesto diferentes velocidades de viento para observar el efecto de la perdida dinámica en el perfil NACA 64-618. Por último, se ha estimado si los resultados son válidos o si es necesario la realización de una fase experimental para determinar correctamente los resultados.

Proiektu honek 5 MW-ko NREL aerosorgailuarentzako NACA 64-618 profil aerodinamikoaren galera dinamikoaren fenomenoa aztertzen du. Horretarako, 2D analisi bat egingo da Star CMM+ programaren bidez Analisirako, Ferroletik iparraldera dagoen Prior lurmuturretik hurbilen dagoen eremua artu da kontuan. Izan ere, kokapen ezin hobea da offshore aerosorgailuak Espainian ezartzeko, hauek instalatzeko ahalmen handiena duen herrialdeetako bat baita. Lokalizazioa aurkitu ahal izateko Wind Atlas tresna erabili da, batimetría onena duten eremuak aztertzeko. Helburu nagusia da simulazioen bidez galera dinamikoaren fenomenoak profil aerodinamiko horretan sortzen duen eragina ikustea, eta fenomeno hori irudikatzen duten faseak behatzea. Gainera, eremu horretako beste azterlan batean egindako saiakuntza batzuekin alderatuko da. Horretarako, hainbat eredu sortu dira eta fenomenoa birsortu ahal izan baino lehen aztertu dira, ondoren aplikatzeko. Modeloak baliozkotu ondoren, haize-abiadura desberdinak proposatu dira galera dinamikoak NACA 64-618 profilean duen eragina behatzeko. Azkenik, emaitzak baliozkoak diren edo emaitzak behar bezala zehazteko fase esperimental bat egitea beharrezkoa den kalkulatu da.

The present project is focused on the analysis of the dynamic loss phenomenon of a NACA 64-618 airfoil for a 5 MW NREL wind turbine. For this purpose, a 2D analysis will be performed using the Star CMM+ program. For the analysis, the area closest to Cabo Prior, north of Ferrol, has been taken into account. This is because it is an optimal location for the implementation of offshore wind turbines in Spain, since it is one of the countries with the greatest potential for installing offshore wind turbines. In order to find the location, the Wind Atlas tool has been used, which allows knowing the areas with the best bathymetry. The main objective is to see the effect that the dynamic stall phenomenon generates in this airfoil by means of simulations, analyzing the phases that represent this phenomenon. In addition, it will be compared with some tests carried out in another study in this field. For this purpose, different models have been created and tested before being able to recreate the phenomenon, for its subsequent application. Once the models have been validated, different wind speeds have been proposed to investigate the effect of the dynamic loss in the NACA 64-618 profile. Finally, it has been evaluated if the results are valid or if an experimental phase is necessary to correctly establish the results.