Modelado de la interacción fluido estructura (FSI) para el diseño de una turbina eólica HAWT

espanolEn este trabajo se estudia el comportamiento mecanico del alabe de una turbina eolica, analizando el impacto del diseno del alabe en la cantidad de energia generada, y su respuesta estructural en funcion de las fuerzas inducidas por el flujo de aire. Para estudiar la relacion entre las fuerzas del flujo, los desplazamientos y esfuerzos provocados en la estructura, utilizamos un modelo de interaccion fluido estructura (FSI). La estructura del alabe se disena por medio de la teoria del momento y el elemento de pala (BEM), tomando como puntos de partida constantes referentes al viento (velocidad, densidad, Reynolds) y la seleccion de un perfil recomendado por la NACA, RISO, DU o NREL. Posteriormente, se efectua el mismo procedimiento para un perfil disenado mediante teorias de desempeno. Teniendo los resultados de estos dos tipos de alabes, se realiza una comparacion de los esfuerzos y desplazamientos debidos a las variaciones entre el perfil disenado y el perfil seleccionado, estudiando como esta variacion afecta la energia generada de la turbina y su integridad estructural. EnglishIn this work the mechanical behavior of the blade of a wind turbine is studied, analyzing the impact of the design of the blade on the amount of energy generated, and its structural response as a function of the stresses induced by the air flow. In order to study the relationship between flow forces, deformations and stresses induced in the structure, a Fluid Structure Interaction (FSI) model was used. The blade structure is designed using blade element momentum theory (BEM), taking constant properties related to the wind (speed, density, Reynolds), and the selection of a profile recommended by NACA, RISO, DU or NREL. Then, the same procedure is used for a profile designed using performance theories. Having these results for both types of blades, a comparison of the stresses and deformations due to the variations between the designed profile and the selected profile was made, analyzing the effects on the generated energy and the structural integrity of the turbine.