Characterization of a New Open Jet Wind Tunnel to Optimize and Test Vertical Axis Wind Turbines

Abstract

Basat en el creixent interès en les tecnologies ambientals urbanes, l'estudi de turinas d'eix vertical de petita escala mostra desafiaments motivadors. En aquesta tesi, es presenten els criteris de disseny, les característiques i potencialitats d'un nou túnel de vent de secció de prova oberta. Té un àrea de sortida i la broquet del túnel de 1,5 x 1,5 m2, i es pot operar amb velocitats de sortida de 3 m / s a ​​17 m / s. La caracterització del flux s'ha dut a terme amb tubs pitot calibrats, anemòmetres de cassoletes i anemòmetres de fil calent. Es consideren dues configuracions diferents de l'àrea de prova, amb i sense sostre. Els mesuraments en el rang de velocitats de sortida disponibles mostren que la secció transversal, on les intensitats de velocitat i turbulència mostren un nivell acceptable d'uniformitat, té una àrea de 0,8 x 0,8 m2 i una dimensió de 2 m des de la sortida del broquet del túnel. En aquesta secció de treball, la intensitat màxima de la turbulència és del 4%. La caracterització detallada del flux realitzat indica que el túnel de vent es pot utilitzar per provar models a d'aerogeneradors de petita escala.

Basado en el creciente interés en las tecnologías ambientales urbanas, el estudio de turinas de eje vertical de pequeña escala muestra desafíos motivadores. En esta tesis, se presentan los criterios de diseño, las características y potencialidades de un nuevo túnel de viento de seccion de prueba abierta. Tiene un área de salida e la boquilla del túnel de 1,5 x 1,5 m2, y se puede operar con velocidades de salida de 3 m/s a 17 m/s. La caracterización del flujo se ha llevado a cabo con tubos pitot calibrados, anemómetros de cazoletas y anemómetros de hilo caliente. Se consideran dos configuraciones diferentes del área de prueba, con y sin techo. Las mediciones en el rango de velocidades de salida disponibles muestran que la sección transversal, donde las intensidades de velocidad y turbulencia muestran un nivel aceptable de uniformidad, tiene un área de 0,8 x 0,8 m2 y una dimensión de 2 m desde la salida de la boquilla del túnel. En esta sección de trabajo, la intensidad máxima de la turbulencia es del 4%. La caracterización detallada del flujo realizado indica que el túnel de viento se puede utilizar para probar modelos a de aerogeneradores de pequeña escala.

Based on the increasing interest in urban environmental technologies, the study of small scale vertical axis wind turbines shows motivating challenges. In this thesis, we present the design criteria, characteristics and potentials of a new open jet wind tunnel. It has a nozzle exit area of 1.5 x1.5 m2, and it can be operated with exit velocities from 3 m/s to 17 m/s. The characterization of the flow has been carried out with calibrated pitot tubes, cup anemometers, and hot wire anemometers. Two different configurations of the test area, with and without a ceiling, are considered. Measurements in the range of available exit velocities show that the cross section, where the velocity and turbulence intensities show an acceptable level of uniformity, has an area of 0.8 x 0.8 m2 and a streamwise dimension of 2 m from the nozzle exit of the tunnel. In this working section, the maximum turbulence intensity is 4%. The detailed characterization of the flow carried out indicates that the wind tunnel can be used to test small scale models of wind turbines.