Co-Complexing

magnitud a la componente principal. En el apéndice 3 se muestran todas la fotografías correspondientes a los resultados de ésta visualización de flujo.

4.3 EVOLUCIÓN DE LOS PERFILES DE VELOCIDAD A LO LARGO DE LA ESTELA.

Por medio de la obtención de los perfiles de velocidad en diferentes puntos de la estela tales como 0.2C, 0.5C, 3C, 4C y 5C, se puede obtener un mapa del comportamiento del flujo que permite ubicar las zonas de máxima restitución de velocidad para distintas configuraciones del álabe. Analizando también la información obtenida sobre los déficits de velocidad de la región inicial de la estela (0.5C) es posible inferir cualitativamente el arrastre generado por el álabe (una estela de mayor magnitud se traduce en una condición de mayor arrastre).

Se puede observar en las figuras 4.9, 4.10, 4.11 y 4.12 que el déficit máximo de velocidad es mayor para intensidades de turbulencia de corriente libre (FST) de 10% que para 0.5%; siendo la excepción los casos con un ángulo de ataque igual a 17° en los cuales el álabe se encuentra en pérdida (figura 4.12). Para la figura 4.9 existe un déficit de velocidad máximo en 0.2C del 29% con respecto a la velocidad de corriente libre para la condición de FST alta, contra un 24% para la FST baja. En la figura 4.10 se observa un déficit de velocidad del 35% para la FST alta y 28% para la FST baja. Finalmente para la figura 4.11 se muestra un déficit de velocidad del 46% para la FST alta contra un 43% para la FST baja.

Lo anterior demuestra que el incremento de la FST contribuye a una mayor desviación en la dirección normal del flujo lo cual provoca un aumento del déficit máximo de velocidad en la componente principal de velocidad. Este comportamiento coincide con los resultados obtenidos de la visualización de flujo con malla de hilos flexibles. Para el caso de la figura 4.12 se observa de manera inversa un déficit de velocidad del 75% para la FST baja contra un 70% para la FST alta, esto se debe a que un mayor valor de FST para el álabe en pérdida ayuda a que la capa límite se desprenda a una distancia más alejada del borde de entrada [10, 16] teniendo como resultado una estela con mejor comportamiento. El nivel de FST afecta también a la capacidad de restitución de la componente de velocidad principal del flujo ya que para una FST de 0.5% el perfil de velocidades necesita más distancia corriente abajo en la estela para alcanzar su restitución máxima, requiriendo en contraste menos distancia para los valores de 10% FST (figuras 4.9, 4.10, 4.11 y 4.12). Este resultado demuestra que a pesar de que el nivel de FST bajo resulta en un mejor comportamiento para la región que corresponde a la distancia de 0.2C en la estela, es preferible un nivel de FST mayor puesto que permite una restitución del perfil de velocidades más eficiente

CAPÍTULO 4 ANÁLISIS DE RESULTADOS

53 La figura 4.9 muestra para 0.5% de FST una restitución del déficit de velocidad

que parte de 26.5 en 0.2C hasta 29 en 0.5C; mientras que para 10% de FST

hay una restitución desde 25 en 0.2C hasta 30 en 0.5C. Este comportamiento

se debe a una mejor disipación de la componente normal y su conversión en energía cinética en la componente principal para niveles más altos de FST. La figura 4.12 muestra para 0.5% de FST una restitución del déficit de velocidad

desde 9 en 0.2C hasta 11.5 en 0.5C; mientras que para 10% de FST hay una

restitución desde 10.5 en 0.2C hasta 23 en 0.5C. Los resultados demuestran

una mejor capacidad de la taza de restitución del perfil de velocidades para condiciones de FST mayores.

En el lado de succión del álabe (entre las posiciones 200mm y 440mm) y en la región inicial de la estela (0.2C y 0.5C) se puede observar una aceleración del flujo resultado de la posición y geometría del álabe, dicho efecto provoca lo contrario en el lado de presión del álabe (entre las posiciones inicial y 200mm) en donde el flujo de esta zona se desacelera (figuras 4.9, 4.10, 4.11 y 4.12). Este fenómeno es más

CAPÍTULO 4 ANÁLISIS DE RESULTADOS

54 pronunciado para condiciones de FTS de 0.5%. El fenómeno se disipa, permitiendo que el perfil de velocidades se alineé con la velocidad de corriente libre, en las regiones alejadas de la estela; a partir de 3C. En la figura 4.11 en la condición de 35-11-0.5 puede observarse una aceleración máxima de hasta 38.5 para el lado de succión y una desaceleración de 33 para el lado de presión; en contraste se presenta menos variación en la condición de 35-11-10 teniendo una

aceleración máxima de hasta 37 para el lado de succión y una desaceleración

de 33.2 para el lado de presión. Esto se debe a la presencia de una distribución de presiones más uniforme para condiciones de 10 % de FST.

Se observa en la figura 4.11 un desplazamiento hacia abajo (hacia la posición 0mm) del déficit máximo de velocidad y por consiguiente de la estela. Se ubica este déficit alrededor de la posición 200 mm para una longitud de 0.2C, pero dicho déficit ya se ha trasladado aproximadamente a la posición 120 mm para una longitud de 5C. El comportamiento anterior se presenta de igual forma en las figuras 4.9, 4.10 y 4.12 pero en diferente magnitud según el ángulo de ataque del álabe, presentándose el desplazamiento mayor (80mm) para un ángulo de 11° (figura 4.11).

CAPÍTULO 4 ANÁLISIS DE RESULTADOS

55 Figura 4.11 35-11-0.5 (arriba) y 35-11-10 (abajo).

CAPÍTULO 4 ANÁLISIS DE RESULTADOS

56 Para las figuras 4.9, 4.10, 4.11 y 4.12 se ubica la zona de auto similitud del perfil de velocidades en la región alejada de la estela a una distancia de 3C. Comparando los resultados de la figura 4.9 con los obtenidos por El-Gammal y Hangan [2] se observa una mejora del 2% con respecto al déficit de velocidad máximo para una distancia de 0.2C y se tiene también que la condición de auto similitud en la estela se presenta 0.8 cuerdas antes para el álabe NREL S830. De acuerdo con los resultados obtenidos de la figura 4.13 se presenta una mejora significativa en la región inicial de la estela, para la distancia de 0.2C se tiene un déficit de velocidad máximo 10% menor al presentado en los resultados de Hah y Lakshnarayana y para la distancia de 0.5C el déficit es 12% menor que para los mismos resultados [8].

4.4 EVOLUCIÓN DE LOS PERFILES DE INTENSIDAD DE