Interacción y optimización de parámetros de operación de turbina eólica de eje vertical analizada por el método de Taguchi con modelo aditivo modificado y ANOVA

El presente estudio tiene como objetivo optimizar el diseño de una turbina eólica de eje vertical (VAWT) y analizar cómo los factores de diseño afectan el coeficiente de potencia de la VAWT. Los factores considerados incluyen el número de palas, el ángulo de ataque, el tipo de perfil aerodinámico, la relación de velocidad de punta y la velocidad del viento. Se utiliza dinámica de fluidos computacional (CFD) para analizar las características del flujo y determinar el coeficiente de potencia. Luego, se emplean el método de Taguchi y el modelo aditivo modificado (MAM) para analizar la influencia de cada factor. Como resultado, se determina la combinación óptima de estos factores para obtener el mayor coeficiente de potencia. Se encuentra que la implementación del análisis MAM mejora la precisión de la predicción para el caso óptimo al explorar la interacción entre los factores. La contribución de cada factor se evalúa además mediante el método de análisis de varianza (ANOVA) para examinar cuál factor resulta ser el más crucial que produce el impacto más significativo en el rendimiento de la VAWT. Se encuentra que para una VAWT que utiliza el perfil aerodinámico NACA 0015 con 3 palas, el coeficiente de potencia medio máximo es 0.421 a un ángulo de ataque de 4⁰, una relación de velocidad de punta de 2 y una velocidad del viento de 10 m/s. Los factores se pueden clasificar en orden de importancia como velocidad del viento, relación de velocidad de punta, ángulo de ataque, tipo de perfil aerodinámico y número de palas, en el que tanto la velocidad del viento como la relación de velocidad de punta casi exhiben el mismo impacto en el rendimiento de la VAWT.