Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

PFC Marc Berenguer

288 views

Published on

Presentació

Published in: Engineering
  • Login to see the comments

  • Be the first to like this

PFC Marc Berenguer

  1. 1. ANÀLISI MITJANÇANT MECÀNICA DE FLUIDS COMPUTACIONAL D’UN AEROGENERADOR MINIEÒLIC Marc BerenguerVilamitjana Enginyeria industrial (Pla 2002). Setembre 2014
  2. 2. ÍNDEX DE LA PRESENTACIÓ • Introducció • Metodologia aplicada • Resultats • Conclusions • Torn de preguntes
  3. 3. INTRODUCCIÓ
  4. 4. INTRODUCCIÓ • Inicis energia eòlica • Situació actual • Air-X (Font:Wikimedia Commons)
  5. 5. (Font:Wikimedia Commons) • Inicis energia eòlica • Situació actual • Air-X INTRODUCCIÓ
  6. 6. (Font:Wikimedia Commons) • Inicis energia eòlica • Situació actual • Air-X INTRODUCCIÓ
  7. 7. (Font: Wikimedia Commons) • Inicis energia eòlica • Situació actual • Air-X INTRODUCCIÓ
  8. 8. Una turbina eòlica només pot convertir en energia mecànica el 59,26% de l’energia cinètica del vent que incideix sobre ella. Llei de Betz • Inicis energia eòlica • Situació actual • Air-X INTRODUCCIÓ
  9. 9. (Font: Isaac Braña) • Inicis energia eòlica • Situació actual • Air-X INTRODUCCIÓ
  10. 10. (Font:Wikimedia Commons) INTRODUCCIÓ • Inicis energia eòlica • Situació actual • Air-X
  11. 11. (Font: El Periódico) INTRODUCCIÓ • Inicis energia eòlica • Situació actual • Air-X
  12. 12. • Inicis energia eòlica • Situació actual • Air-X INTRODUCCIÓ Comportament cinemàtic Comportament mecànic Comportament aerodinàmic Recursos eòlics
  13. 13. • Inicis energia eòlica • Situació actual • Air-X INTRODUCCIÓ
  14. 14. INTRODUCCIÓ • Inicis energia eòlica • Situació actual • Air-X
  15. 15. • Fabricat perTechnosun • Perfil pala tipus SD2030 • 6 kg i 0,582m de radi • T.S.R. de 8,8 • 545W de potència • Baix manteniment: 2 parts mòbils • Corba de potència coneguda INTRODUCCIÓ
  16. 16. Diámetro rotor 1.14 metros (46”) Especificaciones generales INTRODUCCIÓ • Fabricat perTechnosun • Perfil pala tipus SD2030 • 6 kg i 0,582m de radi • T.S.R. de 8,8 • 545W de potència • Baix manteniment: 2 parts mòbils • Corba de potència coneguda
  17. 17. METODOLOGIA APLICADA
  18. 18. ESTIMACIÓ DE LES VELOCITATS DELVENT • Velocitat d’arrencada típicament 3 o 4 m/s • Grans aerogeneradors fins a 25 o 30 m/s • Minieòlics fins al voltant de 15 m/s
  19. 19. ESCOLLIR PARÀMETRE λ • També anomenatT.S.R. • Relaciona la velocitat de la punta de la pala amb la velocitat del vent que hi incideix. Nombre pales λ 8 a 24 1 6 a 12 2 3 a 6 3 2 a 4 4 3, rarament 2 o 1 5 o més
  20. 20. CALCULAR REVOLUCIONS TEÒRIQUES DE GIR • Serviran com a referència per escollir un interval de simulació. • . Velocitat vent (m/s) Velocitat gir (RPM) 4 328,2 5 410,2 6 492,2 7 574,3 8 656,3 9 738,3 10 820,4 11 902,4 12 984,5 13 1066,5 14 1148,5 ! · R = · vvent (3.2) at angular a radiants per segon: ! · 2 · ⇡ 60 · R = · vvent (3.3) a velocitat angular i simplificant: ! = 30 · ⇡ · R · vvent (3.4) ula es pot calcular la velocitat de rotació teòrica de ncidirà amb la que es produirà en la pràctica, però referència per iniciar les simulacions.
  21. 21. CALCULAR LÍMITS DE POTÈNCIATEÒRICS • Límit de Betz: 8/27· ⍴· s·V3 • Límit per aerogeneradors ràpids: 0,2· D2·V3
  22. 22. DIBUIXAR GEOMETRIA • Dibuixar l’eix. • Dibuixar la pala situant els perfils segons altura, corda i angle. • Fer l’unió de l’eix amb la pala. • Situar les altres pales. • Dibuixar el conducte per l’aire.
  23. 23. FER EL MALLAT • Més fi a la part central. • 2 refinaments. • 510.668 nodes i 2.644.495 elements.
  24. 24. DEFINIR CONDICIONS DE SIMULACIÓ • Situar l’entrada i sortida de vent. • Escollir comportament de les parets. • Indicar la velocitat a que giren les pales. • Rugositat de 0,0015mm. • Seleccionar simulació de tipus transitori. • Escollir el timestep.
  25. 25. SIMULACIONS • 8 velocitats del vent: 4, 6, 8, 9, 10, 11, 12 i 14 m/s. • Intervals de 50rpm entre simulacions. • 83 simulacions (+ de 1000 hores de simulació).
  26. 26. RESULTATS
  27. 27. Pressions a la pala Pressions relatives negatives al darrera. Les pressions més altes es troben al cantell d’atac. Revers Anvers
  28. 28. Pressions al voltant de la pala Les pressions al voltant es corresponen amb les típiques en aerogeneradors.
  29. 29. Velocitat d’entrada a l’aerogenerador La velocitat d’entrada del vent és correcte.
  30. 30. Potència per aV=8m/s No s’aprecia un màxim. 2 pendents diferenciats.
  31. 31. Potències de les simulacions S’aprecia un acotat superior. Amb els trams de pendent més alt es busca una corba de regressió.
  32. 32. Corba de regressió Equació similar a les potències teòriques.
  33. 33. Validesa corba de regressió Es manté per sota els límits teòrics. A altes velocitats no és vàlida perquè no hi havia dades.
  34. 34. Potències amb la regressió Es veu la separació de cada velocitat al canviar de pendent. Amb aquest punts de separació es traça la corba teòrica.
  35. 35. Corba de potència teòrica Comportament esperat.
  36. 36. Potències teòriques i reals Reals bastant per sota de les teòriques. La real negra i verda per baixa i alta turbulència respectivament.
  37. 37. Comparativa potències La teòrica és equivalent amb la de baixes turbulències.
  38. 38. CONCLUSIONS
  39. 39. • Ha sigut possible crear una metodologia. • S’han complert les especificacions amb la potència de càlcul disponible. • Les simulacions en 3D permeten detectar el despreniment de capa. • La corba teòrica coincideix amb la real. • El mètode no troba una velocitat màxima.
  40. 40. TORN PREGUNTES

×