Diseño del elemento exterior de un difusor para una mini turbina eólica

Abstract

El presente trabajo expone el estudio y diseño de un difusor para una mini turbina eólica capaz de maximizar el flujo de aire en su interior. El difusor está formado por dos elementos: un elemento interior en forma de perfil aerodinámico diseñado para generar mayores fuerzas de sustentación y un elemento exterior en forma de perfil aerodinámico simétrico de la serie NACA, ambos elementos extruidos anularmente y separados entre sí por un espacio vacío. Se manipularon 3 variables independientes, las cuales fueron modificadas en varios intervalos de un diseño factorial. Las variables independientes fueron: el ángulo de inclinación del elemento exterior, la distancia de separación entre las superficies de ambos elementos y la posición del elemento exterior a lo largo de la cuerda del elemento interior. El experimento se desarrolló en una simulación dinámica de fluidos computacional (CFD por sus siglas en inglés) utilizando el software ANSYS Fluent, Los resultados demostraron que el difusor de doble elemento propuesto por este estudio, es capaz de generar un aumento en la velocidad del viento localmente y que el grado del aumento en la velocidad del viento se encuentra relacionado con la posición de los elementos que conforman el difusor. El diseño del difusor para la mini turbina eólica de 2 metros de diámetro, se configuró con: un elemento interior con forma de perfil aerodinámico modelo S1223 de 40 cm de longitud y un ángulo de ataque de 10 grados; un elemento exterior con forma de perfil aerodinámico modelo NACA0008 de 20 cm de longitud, inclinado a un ángulo de 19 grados, ubicado en el borde de ataque y a una separación de 2.5 cm de la superficie más cerca del elemento interior. La velocidad de viento máxima alcanzada en una región en el interior del difusor por esta configuración fue de 10.67 m/s, esto representa un aumento de hasta 77% de la velocidad original de entrada al sistema de 6 m/s.