Simulation and evaluation of a straight-bladed Darrieus-type cross flow marine turbine

Abstract

Este estudio presenta simulaciones numéricas de una turbina de corriente marina de eje vertical de flujo cruzado (tipo Darrieus de palas rectas) con especial énfasis en la predicción del rendimiento del rotor y las características hidrodinámicas. Se llevaron a cabo investigaciones numéricas de un modelo de turbina (coeficiente de potencia y comportamiento de flujo) utilizando modelos computacionales desarrollados. El diseño de la turbina se estudió utilizando un solucionador comercial Navier-Stokes (RANS) con precisión de tiempo y promediado por Reynolds (Fluent v. 6.3). Se utilizó un modelo físico de rotor-estator transitorio con una técnica de malla deslizante para capturar el cambio en el campo de flujo en un paso de tiempo particular. Se utilizó un modelo de turbulencia k-ù de transporte de esfuerzo cortante para modelar las características turbulentas del flujo. El modelo desarrollado puede predecir eficazmente el rendimiento hidrodinámico de una turbina de corriente marina de eje vertical.

This study presents numerical simulations of a cross-flow vertical-axis marine current turbine (straight-bladed Darrieus type) with particular emphasis on rotor-performance prediction and hydrodynamic characteristics. A physical transient-rotor-stator model with a sliding mesh technique was used to capture change in flow field at a particular time step. A shear stress-transport k-ù turbulence model was used to model turbulent features of the flow. Developed model can effectively predict hydrodynamic performance of a vertical-axis marine current turbine.