Modelos CFD para a caracterización de fluxos de vento arredor de aeroxeradores mariños
| Data de defensa | 03/07/2023 |
| Titulación | Grao en Enxeñaría Aeroespacial |
| Centro | Escola de Enxeñaría Aeronáutica e do Espazo |
| Dirección |
Titoría: Elena Beatriz Martín Ortega |
| Tribunal |
Presidencia: David Álvarez González Vogalía: Carlos Castro Miguéns Secretaría: Diego Carou Porto |
| Resumo | O uso de enerxía eólica aumentou nos últimos anos, e se prevé que siga a aumentar o seu uso en España, onde xa é a primeira fonte de xeración eléctrica do país. A instalación de novos parques eólicos e a súa necesidade de mantemento, en especial no caso dos parques eólicos mariños, fomentan a investigación de novas técnicas para simplificar esta tarefa, trasladando o traballo arriscado de subir aos aeroxeradores dos operarios aos drones de inspección. O uso de drones xera unha nova problemática: as fortes correntes de aire e turbulencia asociada que se producen arredor do aeroxerador e poden desestabilizar o seu voo e comprometer a operación de mantemento. O obxectivo deste traballo é xerar unha ferramenta numérica capaz de predicir, para unhas condicións de vento determinadas, o fluxo de aire e a turbulencia existente arredor dun aeroxerador mariño localizado lonxe da costa de cara a obter datos que poidan ser utilizados para planificar as rutas de mantemento seguidas polos drones. O estudo da estela producida por un aeroxerador levouse a cabo resolvendo numericamente o fluxo con técnicas CFD (Computational Fluid Dynamics), utilizando o Método dos Volumes Finitos e modelos de turbulencia tipo RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes models). Para a validación da malla coa que se discretizou o dominio computacional , formada por 9 millóns de celas, levouse a cabo un análise de sensibilidade dos resultados utilizando outras dúas mallas alternativas cun refinamento diferente e comparando os valores obtidos de velocidade na estela tras o aeroxerador e de forzas axiais sobre o mesmo. Ademais, utilizáronse dous modelos de turbulencia diferentes (k-epsilon e k-omegaSST) para comparar e ver as diferencias no resultado da solución de cada un. Deste análise, a falta de validar os mesmos mediante a realización de ensaios a escala nun túnel de vento (previstos nas liñas futuras do traballo), reflexase que o modelo que mellor capta a resposta do fluído é o k-omegaSST. Grazas a ferramenta numérica implementada neste proxecto obtéñense os campos de vento arredor do aeroxerador para distintas condicións de intensidade e dirección do vento incidente. Isto permite detectar as zonas arredor do aeroxerador onde as intensidades de vento e a enerxía cinética turbulenta supera os limiares adecuados para un voo seguro, permitindo o trazado de rutas precisas e eficientes. Por último. Destacar que o traballo presentado é produto de investigación inicial realizada no marco do proxecto EAGLE, concedido a Universidade de Vigo, titulado "Digitalización del espacio aéreo y marino para el despliegue de sistemas aéreos no tripulados aplicados al mantenimiento de parques eólicos offshore" TED2021-129756B-C31 financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033 y por la Unión Europea ?NextGenerationEU?, no que participei durante a realización deste traballo de fin de grao. |