Investigation on tidal turbine arrays with a coupled DES-BEM model
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Date
2017
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Abstract
Para desarrollar la energía de corrientes de marea es necesario comprender el efecto que las turbinas marinas tiene sobre su entorno y cómo estos dispositivos se desempeñan cuando son instalados en un arreglo. Esto requiere estudiar la hidrodinámica asociada a las turbinas marinas y sus estelas, con información detallada de las características del flujo. Sin embargo, han habido limitados estudios capaces de analizar múltiples dispositivos simultáneamente. En este estudio proponemos una metodología numérica que acopla Blade Element Momentum (BEM) con Detached-Eddy Simulation (DES) para simular arreglos de turbinas marinas y obtener información detallada del flujo promedio e instantáneo. Se simularon tres configuraciones de arreglos distintas utilizando datos de turbinas reales, utilizando resultados experimentales y numéricos para validar el modelo propuesto. Los resultados muestran buena correlación con perfiles de velocidad promedio y mediciones del desempeño de las turbinas. Se muestra que las estelas de turbinas ubicadas aguas abajo en el arreglo están caracterizadas por mayores niveles de turbulencia, enfrentando flujos dominados por estructuras coherentes de gran escala. Este flujo más complejo produce que turbinas aguas abajo tengan menores coeficientes de potencia y de empuje. Además, las medidas de desempeño y el efecto de corte sobre el fondo mostraron una fluctuación temporal considerablemente más importante en las filas posteriores de los arreglos estudiados. Estos resultados permiten comprender el comportamiento de turbinas en arreglos, y cómo su desempeño e impactos cambian cuando varios dispositivos operan simultáneamente. Se espera que la metodología validada sea utilizada para estudiar nuevos arreglos de turbinas y nuevos diseños de dispositivos, permitiendo avanzar en el desarrollo de la energía de corrientes de marea.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2017