Cavitación en perfiles hidrodinámicos para turbinas hidrocinéticas

Abstract

RESUMEN: La resistencia a la cavitación es un requerimiento importante en el diseño de turbinas hidrocinéticas para aplicaciones marinas o fluviales dado que se ha demostrado que la cavitación puede contribuir al desgaste, corrosión, vibración y fatiga de los álabes de la turbina. La presencia de cavitación en los álabes puede conducir a la disminución del rendimiento de la turbina y la reducción de su vida útil. Por lo tanto, es fundamental incluir un estudio de cavitación en el análisis y desarrollo de los sistemas hidrocinéticos. En este trabajo, se presentan los elementos a tener en cuenta en un estudio de cavitación de los álabes de las turbinas hidrocinéticas. Como criterio para determinar la ocurrencia de cavitación, se presentó la comparación entre la distribución del coeficiente de presión (Cpre) sobre el perfil hidrodinámico Eppler 420 y el número de cavitación (a). El Cpre fue calculado mediante simulación numérica usando el software Ansys Fluent. Los resultados mostraron que el perfil hidrodinámico Eppler 420 podría ser empleado para el diseño de los álabes de turbinas hidrocinéticas.

ABSTRACT: Resistance to cavitation is an important requirement in the design of hydrokinetic turbines for marine or river applications due to cavitation has been found to contribute to the turbine blade wear, corrosion, vibration, and fatigue. The presence of cavitation in the blades can lead to a decrease in the turbine performance and the reduction of its useful life. Therefore, it is crucial to include a cavitation study in the analysis and development of hydrokinetic systems. In this work, the elements to be considered in a cavitation study of the blades of a hydrokinetic turbine are presented. The comparison between the distribution of the pressure coefficient (Cpre) on the Eppler 420 hydrofoil and the number of cavitation (σ) was presented as a criterion to determine the cavitation occurrence. Cpre was calculated by numerical simulation by using the Ansys Fluent software. The results showed that the Eppler 420 hydrofoil could be used for the design of the blades of hydrokinetic turbines.