OPTIMIZACION DEL DISEÑO DE PALAS
Xabier Munduate
Wind Energy Department
CENER - National Renewable Energy Centre
(Spain)
Indice
Metodos de Optimizacion del diseño:
 Iterativos: Directo e Inverso
 Directo
Aspectos criticos
Optimizacion de diseño: Analisis directo
Design by Analysis - Working “Forward”
Example HAWT Codes: PROP, PROP93,
WT_PERF, PROPID
Optimizacion de diseño: Diseño Inverso
Diseño inverso: Hacia atras
 Requiere conocimiento previo de las caracteristicas
aerodinamicas a conseguir.
Optimizacion de diseño: Diseño inverso
Iteracion de Newton para lograr la potencia nominal del rotor
performance
Como acelerar la
convergencia:
Iteracion en pasos
Parametrizacion de
los inputs
Optimizacion de diseño:Diseño Inverso
Para conseguir un valor
prefijado de:
Iteracion en:
Potencia nominal
Longitud de pala
Distribucion de lift
Distribucion de cuerdas
Distribucion de twist
Distribucion de induccion
axial
INCONVENIENTES:
Conocimiento previo de la distribucion de fuerzas.
No todos los objetivos son fisicamente alcanzables
(Potencia)
VENTAJA:
El diseño inverso puede dar directamente la pala optima
para la maxima captura energetica.
Optimizacion de diseño:Diseño Inverso
Pala optima para la maxima captura energetica.
Optimizacion de diseño:Diseño Inverso
Cp
Pala optima para la maxima captura energetica.
0.5
0.45
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Tip speed
10 11 12 13 14 15 16
Optimizacion de diseño: Optimizacion directa
“Black Box”
Design Parameters
and Constraints
Optimization
Method
Optimum Design
Analysis
Method
Diversas tecnicas y algoritmos de optimizacion
dependiendo del tipo de problema y la/las funciones a optimizar
Caso:
Maximizar la produccion annual sujeta a varias
limitaciones y con un conjunto de variables de
diseño para cada iteracion. Algoritmo geneticos
Aspectos criticos
Variables de diseño abiertas (continuas y discretas)




Distribucion de cuerda y twist
Pitch
Perfiles aerodinamicos
Configuracion maquina y sistema de control
Funciones Objetivo en competencia
 Energia Maxima
 Coste minimo
Solucion compleja con varios optimos locales
Necesidad de optimizacion robusta
Datos de perfil no siempre continuos y Reynolds correcto
Modelo de perdidas de punta
Aspectos criticos
Diseño para flujo uniforme vs Comportamiento Estocastico







dynamic stall
turbulencia
viento sesgado
efectos de la torre
rugosidad de la pala
órdenes de control
deflexión estructural
Descargar

3_Optimizacion