Un estudiante de ingeniería de Penn State ha descifrado un rompecabezas aerodinámico de 100 años, ofreciendo un enfoque refinado que podría transformar el diseño de la turbina eólica.
Divya Tyagi, estudiante universitaria en el Schreyer Honors College, desarrolló una solución que aborda los huecos en un modelo de 1935 por el aerodinamista británico Hermann Glauerproporcionando a los ingenieros una herramienta más robusta para la innovación de energía renovable.
El trabajo original de Glauer estableció un límite teórico para la potencia de salida de la turbina eólica pero pasado por alto Las fuerzas clave, como la presión del viento y la flexión de las cuchillas, que las turbinas encuentran diariamente. La investigación de Tyagi, enraizada en el cálculo de las variaciones, llena estos vacíos calculando valores precisos para el empuje y el momento de flexión en varias relaciones de velocidad de la punta, crítico para el rendimiento moderno de la turbina.
“Creé un complemento para el problema de Glauer, que determina el rendimiento aerodinámico óptimo de una turbina eólica resolviendo las condiciones de flujo ideales”, Tyagi dichosegún un comunicado de prensa de Penn State.
Su tesis, publicado En la ciencia de la energía eólica, le valió el premio Anthony E. Wolk al mejor proyecto de ingeniería aeroespacial en Penn State.
El profesor Sven Schmitz, su asesor y coautor, destacó el alcance del avance.
“El trabajo original de Glauer se centró solo en el coeficiente de potencia. Pero las turbinas también tienen que sobrevivir a las cargas físicas, como la presión del viento que empujan contra las cuchillas”, dijo, según el lado más brillante. “El método de Tyagi explica estas fuerzas y nos da una imagen más clara del rendimiento aerodinámico total”.
La simplicidad del enfoque de Tyagi, utilizando el cálculo de variaciones para optimizar las interacciones complejas, podría beneficiar tanto a las aulas como a la industria.
“El impacto real estará en la próxima generación de turbinas eólicas utilizando el nuevo conocimiento que se ha revelado”, agregó Schmitz, según Penn State. “En cuanto a la elegante solución de Divya, creo que encontrará su camino a las aulas en todo el país y en todo el mundo”.
Tyagi señaló el pago práctico: “Mejorar el coeficiente de potencia de una gran turbina eólica en solo un 1% tiene un impacto significativo en la producción de energía de una turbina … una mejora del 1% en el coeficiente de potencia podría aumentar notablemente la producción de energía de una turbina, potencialmente alimentando un vecindario completo”.
Su trabajo también mejora la durabilidad de la turbina, lo que potencialmente reduce los costos con diseños más ligeros y duraderos.
Ahora buscando una maestría, Tyagi está abordando el flujo de aire alrededor de los rotores de helicópteros para la Marina de los EE. UU., Utilizando la dinámica computacional de fluidos para mejorar la seguridad del vuelo.
Reflexionando sobre su esfuerzo de pregrado, dijo: “Pasaría entre 10 y 15 horas a la semana entre el problema, escribiendo la tesis y en la investigación. Tomó mucho tiempo porque era muy matemático. Pero me siento muy orgulloso ahora, viendo todo el trabajo que he hecho”.
Schmitz, que había desafiado a cuatro estudiantes con el problema durante décadas, acreditó la persistencia de Tyagi.
“Tenía que haber una forma más fácil de hacerlo. Fue entonces cuando entró Divya. Ella fue la cuarta estudiante que desafié con mirarlo, y fue la única que lo asumió. Su trabajo es realmente impresionante”.
Su contribución podría remodelar la energía eólica ya que la industria busca turbinas más eficientes y resistentes.
