Dinámica aeroelástica no lineal de aerogeneradores de material compuesto

La energía eólica es un recurso abundante, renovable, gratuito, y saludable para el medio ambiente; por esto quizás sea la fuente que sustente la mayor parte de las necesidades energéticas de la humanidad en el futuro. La capacidad eólica instalada en el mundo crece exponencialmente; tal es así que...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Saravia, César Martín
Otros Autores: Cortínez, Víctor Hugo
Formato: tesis doctoral
Lenguaje:Español
Publicado: 2013
Materias:
Ingeniería
Vigas anisótropas
Rotaciones finitas
Sistemas de multicuerpos
Acceso en línea:http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/432
Aporte de:
Repositorio Institucional Universidad Nacional del Sur (UNS) de Universidad Nacional del Sur
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description La energía eólica es un recurso abundante, renovable, gratuito, y saludable para el medio ambiente; por esto quizás sea la fuente que sustente la mayor parte de las necesidades energéticas de la humanidad en el futuro. La capacidad eólica instalada en el mundo crece exponencialmente; tal es así que en algunos países el nivel de penetración de la energía eólica llega al 20%. El aerogenerador de eje horizontal es la máquina que genera la mayor parte de la energía eólica mundial. Dos sistemas fundamentales lo constituyen, el sistema eléctrico y el sistema mecánico. El sistema mecánico está formado básicamente por dos subsistemas: un sub-sistema de elementos aeroestructurales que permite convertir la energía eólica en energía cinética rotacional y un sub-sistema de transmisiones que permite ceder controladamente la energía del movimiento rotacional al generador eléctrico. El sostenimiento de la tasa de crecimiento en la producción energética ha sido logrado gracias a la constante evolución en el diseño de los aerogeneradores. Tal evolución ha requerido, y requerirá, el desarrollo de herramientas, métodos y tecnologías adaptables a los cambios conceptuales de diseño y a los nuevos escenarios en los cuales la máquina debe operar. En este marco, el presente trabajo pretende colaborar al desarrollo de herramientas computacionales que permitan simular el comportamiento del subsistema de elementos aeroestructurales de un aerogenerador de eje horizontal de grandes dimensiones. Para esto, asumiendo que el sub-sistema aeroestructural del aerogenerador está formado por la torre y el rotor, se desarrolla una formulación aeroelástica capaz de simular con exactitud geométrica el comportamiento de gran deformación al que se supone estarán sometidos los aerogeneradores modernos actuales y los del futuro. Tal desarrollo se basa en: la formulación de una teoría geométricamente exacta de vigas de material anisótropo, el desarrollo de un algoritmo que permita representar al mecanismo que une a los elementos del sub-sistema aeroestructural y el desarrollo de un algoritmo para determinar las cargas aerodinámicas que sea consistente con las hipótesis de la formulación estructural. La implementación computacional de los desarrollos mencionados se apoya en la utilización del método de elementos finitos y de la teoría de cantidad de movimiento del elemento de pala.
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