Tesis:
Development of a wake model for wind farms based on an open source CFD solver. Strategies on parabolization and turbulence modeling.
- Autor: CABEZON MARTINEZ, Daniel
- Título: Development of a wake model for wind farms based on an open source CFD solver. Strategies on parabolization and turbulence modeling.
- Fecha: 2013
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: INGENIERIA ENERGETICA Y FLUIDOMECANICA
- Acceso electrónico: http://oa.upm.es/21761/
- Director/a 1º: CRESPO MARTINEZ, Antonio
- Director/a 2º: MIGOYA VALOR, Emilio
- Resumen: El efecto de estela representa uno de los principales aspectos a analizar en la fase de ingeniería de cualquier parque eólico pues supone una reducción de la producción del parque y un aumento de turbulencia con la consiguiente reducción de vida útil. Depende en gran medida del diseño del parque, del tipo de turbina a instalar y de las condiciones atmosféricas predominantes en el emplazamiento. Tradicionalmente la industria ha empleado modelos analíticos, rápidos y robustos, que permiten realizar de forma flexible diseños preliminares en las etapas iniciales de la ingeniería de parque. Sin embargo, se necesitan nuevos modelos basados en Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) que permitan aumentar la precisión de los resultados sin que esto traiga consigo un excesivo del gasto computacional. Entre ellos, los modelos elípticos basados en técnicas de disco actuador han alcanzado un uso bastante extendido durante los últimos años. Estos modelos presentan, entre otros, tres importantes problemas en el caso de ser empleados por defecto para la resolución de grandes parques eólicos: la estimación de la velocidad de referencia aguas arriba de cada disco, la modelización de la turbulencia y el coste computacional asociado. Con el objeto de minimizar estos problemas, este trabajo de tesis propone soluciones implementadas en el solver CFD libre OpenFOAM y adaptándolas a cada tipo de emplazamiento: una corrección de las velocidades de referencia para modelos elípticos generales, el modelo semi-parabólico para grandes parques offshore y el modelo híbrido para parques en terreno complejo. Todos los modelos son además validados en términos de ratios de potencia a través de datos experimentales procedentes de parques eólicos reales actualmente operativos.