Experimental and numerical characterization of a six-blade tidal turbine
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2018
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Abstract
Las turbinas marinas hidrocinéticas (MHK, por sus siglas en inglés) son desarrolladas para aprovechar la energía de las corrientes en canales de mareas. Antes de instalar múltiples dispositivos en arreglos submarinos, es necesario entender las interacciones con el ambiente y con otras turbinas MHK ubicadas en su estela, para estudiar los cambios locales de la hidrodinámica del flujo, la potencia total que puede ser extraída, y su variabilidad. En esta investigación analizamos experimentalmente el flujo de la estela y los estadísticos de la generación de potencia del modelo escalado de una turbina D10 de Sabella para dos casos distintos: una turbina solitaria y un arreglo de dos turbinas alineadas. Además, realizamos simulaciones numéricas en 3D de estos casos usando un modelo Blade Element Momentum Actuator Disk (BEM-AD) para la representación de las turbinas, acoplado con un modelo Detached-eddy simulation (DES) para resolver el flujo, para predecir los efectos de estos dos casos y proveer avances de las características del flujo medio y las dinámicas de las estructuras coherentes turbulentas. Los resultados muestran un buen ajuste en los estadísticos de velocidad media y dinámica de sedimentos entre el modelo y las mediciones experimentales. Los coeficientes de potencia obtenidos de las simulaciones muestran una disminución en la media y un aumento en la variabilidad para la potencia y el empuje cuando la intensidad turbulenta del flujo aguas arriba de la turbina aumenta. También entregamos una descripción detallada del flujo pasado las turbinas, y los cambios en la dinámica local del flujo usando un modelo numérico con bajo costo computacional, enfatizando los efectos en los estadísticos de la turbulencia, el rendimiento de los dispositivos, el efecto del diseño de la base sobre el flujo, y los mecanismos de erosión.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2018