VI Symposium of Computer Aided Design and Engineering, Biomechanics and Mechatronics "COMEC 2023"

11nd International Conference of Mechanical Engineering

COMEC 2023

VI Symposium of Computer Aided Design and Engineering, Biomechanics and Mechatronics

Analysis and simulation of the wind load in a Cylindrical Parabolic Collector Solar using the finite element method.

Abstract

The increasing cost of fossil fuels and the environmental effects of exploiting them, it has motivated researchers and governments to employ various ways of making use of renewable energy. Solar energy is a category of renewable energy that can be harnessed through various technologies, among which the use of Cylindrical Parabolic Collector Solar. This type of Cylindrical Parabolic Collector Solar are subjected to adverse climatic conditions since they are located in open and plane spaces, and therefore they are exposed to the combination of strong wind, dust and sandstorms, which affect their structure, their performance, etc. The application of the finite element method in computational fluid dynamics (CFD) allows analysis to determine the forces and impacts caused by fluids on a Cylindrical Parabolic Collector Solar, eliminating the need for analysis through the creation of prototypes, incurring costs of materials and time. The objective of this work is to investigate aerodynamic characteristics on a Cylindrical Parabolic Collector Solar (CSP) by using the finite element method to a two-dimensional model of the concentrator using the Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) equations. The simulations were carried out considering a wind speed equal to 15 m/s and for concentrator inclinations of 0°, 30°, 60° and 90°. The aerodynamic flow trajectories, speed and pressure values were obtained, allowing designers to have a better understanding of wind loads.

Resumen

Debido al aumento del costo de los combustibles fósiles y los efectos ambientales de explotarlos, ha motivado a investigadores y gobiernos a emplear diversas formas de hacer uso de energías renovables. La energía solar es una categoría de energías renovables que se puede aprovechar a través de varias tecnologías, entre las que se destacan el uso de concentradores solares cilíndricos parabólicos. Estos tipos de concentradores solares están sometidos a condiciones climáticas adversas ya que se encuentran ubicados en espacios abiertos y planos, y por lo tanto están expuestos a la combinación de fuertes viento, polvo y tormentas de arenas, que afectan su estructura, su rendimiento, etc. La aplicación del método de los elementos finitos en la dinámica de fluidos computacionales (CFD) permite realizar análisis para determinar las fuerzas e impactos que provocan los fluidos sobre un cuerpo, eliminando la necesidad de realizar análisis mediante la creación de prototipos, incurriendo en gastos de materiales y tiempo.

El objetivo del presente trabajo es investigar características aerodinámicas sobre un concentrador solar parabólico (CSP) mediante el uso del método de los elementos finitos a un modelo en dos dimensiones del concentrador utilizando las ecuaciones Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS).  Las simulaciones se realizaron considerando una velocidad del viento igual a 15 m/s y para inclinaciones del concentrador de 0°, 30°, 60° y 90°. Como resultados se obtuvieron las trayectorias de flujo aerodinámico, los valores de velocidades y presiones, permitiéndole a los diseñadores tener una mejor comprensión de las cargas del viento.  

About The Speaker

Yamill Campos Pérez

Yamill Campos Pérez

UCLV Flag of Cuba

Discussion

Practical Info
No Presencial
Spanish / Español
November 15, 2023 1:0 PM
15 minutes
Sala Virtual COMEC 2023
Authors
Yamill Campos Pérez
Keywords
concentrador solar cilindro parabólico
cylindrical parabolic collector solar
efecto del viento
energía solar
finite element method
método de los elementos finitos
presión estática
solar energy
static pressure
wind effect
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