Estudio de modelos de turbulencia aplicables al análisis numérico de turbinas hidrocinéticas

Abstract

Para la estimación de potenciales energéticos asociados a turbinas hidrocinéticas (TH) en aplicaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD, por sus siglas en inglés), se requiere establecer modelos de turbulencia apropiados para la estimación de los fenómenos del flujo de fluidos en el sistema en estudio. La construcción del modelo matemático, aplicable al dominio computacional considerado, se realiza sobre la base de un estudio de convergencia tendiente a determinar la estabilidad del análisis numérico en su proceso de discretización para los parámetros adimensionales del sistema modelizado. Esta investigación valora siete modelos de turbulencia aplicables en el análisis numérico de TH y su respuesta a los cambios tanto del modelo de turbulencia propiamente dicho, como de parámetros dimensionales del dominio de la TH. Se estudia la incidencia de la densificación del mallado del dominio de volúmenes finitos y de la longitud de estela aguas abajo de la turbina en el torque de la TH. Con los resultados del torque y del error relativo obtenido en cada simulación se construye un análisis de sensibilidad durante la discretización de la solución del análisis numérico. Finalmente, se obtiene un modelo matemático de volúmenes finitos que cuantifica las potencialidades energéticas de la TH.