Toro Labbé, Juan PabloBalloqui Marcel, Víctor AdolfoFacultad de Ingeniería2021-04-132021-04-132018http://repositorio.unab.cl/xmlui/handle/ria/18495Memoria (Ingeniero Civil)Se implementó un modelo numérico del tipo URANS para estudiar las estadísticas de la turbulencia asociadas a un flujo de viento que actúa sobre una turbina eólica sin rotación y en régimen permanente. La turbina corresponde al modelo NTK65, de 31 m. de altura y 16,5 m. de diámetro (D). La turbina enfrenta un flujo de viento cuya velocidad promedio es de 15 m/s en la dirección longitudinal, y tiene asociado un número de Reynolds de aproximadamente 2*107 . La simulación numérica se llevó a cabo mediante el software OpenFOAM. En este trabajo se implementó el modelo de turbulencia k-3 estándar, el cual a pesar de sus limitaciones para predecir flujos con separación o con fluctuaciones de velocidad distintas en las tres direcciones, sirve como caso canónico y de comparación para modelaciones con cierres de turbulencia más sofisticados. Los perfiles de velocidad media y déficit de velocidad media obtenidos de las simulaciones numéricas son cualitativamente similares a los encontrados en la literatura. Se encontró que el déficit máximo de velocidad a 1D corriente abajo de la turbina es de un 60% y se ubica a una altura aproximada de 19 m. Haciendo un análisis similar, se observó que a una distancia de 7D de la turbina, el déficit de velocidad es de aproximadamente un 3%, lo cual indica que el flujo prácticamente ha recuperado su perfil de entrada. En otras palabras, el efecto de la estela sobre el perfil medio de velocidad en dicha ubicación, es bastante pequeño. Respecto a las estadísticas de la turbulencia, se encontraron valores máximos de intensidad de turbulencia de un 24%, ubicados entre 0,25D y 1D corriente abajo de la turbina. Resultados experimentales con turbinas similares, indican que dichos valores máximos se ubican entre 3D y 6D corriente abajo de la turbina. Estas diferencias pueden ser atribuibles a la advección generada por el movimiento rotatorio de los álabes. Se espera que el presente trabajo sirva como base para modelar la misma turbina con modelos de turbulencia más sofisticados, incluyendo también el movimiento de los álabes.A URANS type numerical model was implemented to study the turbulence statistics associated with a steady state wind flow that acts on a wind turbine without rotation. The turbine corresponds to the model NTK65, of 31 m. of height and 16,5 m. in diameter (D). The turbine faces a wind flow with an average velocity of 15 m/s in the longitudinal direction, at a Reynolds number of approximately 2*107 . The numerical simulation was carried out using the software OpenFOAM. In this work the standard k- turbulence model was implemented, which despite its limitations to predict flows with separation or with different turbulence velocity fluctuations in the three directions, serves as a canonical and a comparison case for turbulence modeling with more sophisticated turbulence closures. The profiles of mean velocity and deficit of mean velocity obtained from the numerical simulations are qualitatively similar to those found in the literature. It was found that the maximum velocity deficit 1D downwind of the turbine was 60%, and it was located at an approximate height of 19 m. Following a similar analysis, it was observed that at a distance of 7D from the turbine, the velocity deficit was approximately 3%, which indicates that the flow has nearly recovered its inlet velocity profile. In other words, the effect of the wake on the average velocity profile at that location is very small. Regarding turbulence statistics, maximum turbulence intensity values of 24%, were found located between 0,25D and 1D downstream of the turbine. Experimental results with similar turbines, indicate that maximum values are located between 3D and 6D downstream of the turbine. These differences may be attributed to the advection generated by the rotary movement of the propeller blades. It is hoped that the present work will serve as a basis for modeling the same turbine with more sophisticated turbulence models, while also including the motion of the blades.esTurbinas EólicasModelos MatemáticosProcesamiento de DatosTurbulenciaEstadísticasTesis