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En el presente texto se realiza un estudio y validación utilizando mecáni- ca de fluidos computacional del nuevo concepto de aerogenerador propuesto por la empresa española Vortex Bladeless utilizando el software OpenFOAM. En colaboración con ellos, buscamos reproducir la mecánica de un ensa- yo en un túnel de viento de un prototipo mediante una simulación. Hasta el momento no se ha realizado ninguna de forma correcta sobre el dispositivo. El problema tiene tres aspectos clave: no es estacionario, la malla debe ser dinámica y la turbulencia toma un papel fundamental. Por ello, desarro- llaremos el estudio por etapas. En primer lugar, una etapa bidimensional estática con cilindros para familiarizarnos con el programa y el fenómeno físico. En segundo lugar, una etapa bidimensional dinámica para implementar correctamente el movimien- to de la malla en OpenFOAM y entender el problema oscilatorio. Para ambas etapas se han realizado simulaciones y los resultados han sido contrastados con los disponibles en la literatura. En una tercera etapa, se ha procedido a demostrar la viabilidad del estudio del Vortex con OpenFOAM realizando para ello simulaciones tridimensionales utilizando una geometría simplifica- da del dispositivo. A diferencia de las simulaciones bidimensionales, el coste computacional de estas excede las capacidades de cálculo de un ordenador personal. A pesar de ello, se ha podido acceder a un superordenador, que ha permitido validarlas. En este trabajo nos limitaremos a números de Reynolds bajos. Para números de Reynolds elevados, es necesario emplear modelos de turbulencia. Tal estudio queda fuera del alcance de este documento y se propone como trabajo futuro. La simulación del dispositivo es totalmente funcional en régimen laminar así como el modelo para la varilla elástica utilizado. Finalmente, se proponen algunas estrategias para incorporar modelos de turbulencia necesarios para el estudio del dispositivo en regímenes de funcionamiento de interés práctico. In this work, we present a numerical simulation of the flow about Vortex, a new concept of wind turbine proposed by the Spanish start-up Vortex Bladeless, using the open source CFD software OpenFOAM. At present, the numerical simulation of this type of flow remains a challenging task: the geometry of Vortex evolves with time, the flow is unsteady, and in the flow regime of practical interest the flow is turbulent. Therefore, we face the pro- blem gradually. Firstly, numerical simulations of flow around two-dimensional cylinders are presented. We consider steady and unsteady flow around a fixed cylinder. Then, the flow around spring-mounted cylinders is investigated using the dynamic-meshes capabilities as implemented in OpenFOAM. This stage has been carried out and the results agree with those found in the literature. Secondly, three-dimensional simulations of a simplified dynamical model of Vortex are presented. Unlike two-dimensional simulations, three-dimensional computational costs exceed the personal computer calculation capabilities. However, in the final stages of the project, university’s supercomputer has been used for validate the proposed methodology. Even though the device operates in turbulent flow, we have focused on the laminar regime. The choi- ce of turbulence models deserves attention as a separate problem and is left as future work. Finally, we discuss our findings and propose future proposals. Laminar simulation of the final Vortex is fully functional as well as the springs model for the carbon fiber bar. Finally, some turbulence modeling strategies are discussed to set up in the problem with high Reynolds numbers for the interest of practical cases. Colaboración con la empresa Vortex Bladeless

El presente proyecto tratará de hacer una inspección profunda en el terreno de la energía eólica, prestando especial atención a un tipo particular de aerogeneradores, los de eje vertical. Concretamente, se centrará en las turbinas de la familia Darrieus y en aquellas que tengan el mismo principio de funcionamiento, sea cual sea su geometría de pala. Dado que el tipo de turbina en el que se centrará el estudio no es tan común como los ya conocidos molinos eólicos convencionales, denominados aerogeneradores de eje horizontal, en las primeras páginas del proyecto tratarán de aclararse ciertos aspectos, así como contextualizar el problema de la turbina vertical. Debido a las pretensiones del estudio, antes de comenzar el mismo será necesario definir las herramientas y métodos de cálculo que serán empleados posteriormente. Estas herramientas se fundamentarán en la mecánica de fluidos, y consistirán, principalmente, en dos modelos teóricos, cada uno con un método de cálculo particular. El primero de ellos combinará la teoría del elemento pala con la teoría de conservación del momento lineal, y se denomina Double Multiple Streamtube Model. A través de dicho modelo, será posible acometer el cálculo de características relevantes tales como el coeficiente de potencia, el torque y las distribuciones de fuerza a lo largo de una revolución completa del rotor. El otro método, por su parte, será un modelo basado en el desprendimiento de filamentos de torbellino de las palas a medida que éstas avanzan en su movimiento, induciendo todos ellos una velocidad en el campo de fluido que será la base del problema. Actualmente, se ha demostrado que este segundo método es más preciso que el primero, aunque tiene como contrapartida que necesita de más recursos para funcionar. El texto se extenderá bastante en la explicación teórica de ambos modelos ya que será imprescindible comprenderlos correctamente para poder realizar cálculos e interpretar resultados que proporcionen los mismos. Tras haber concluido la definición de los modelos teóricos, se elegirá una configuración de turbina que sea representativa, con sus respectivos parámetros geométricos y aerodinámicos, y se obtendrán resultados a partir de ambos modelos, para posteriormente concluir en un análisis de los resultados del mismo. La manipulación de los modelos y el análisis de los resultados abrirá paso a una nueva etapa en el estudio. Dicha etapa consistirá en una optimización de la configuración preliminar, para lo cuál se llevará a cabo un estudio de influencia de los parámetros geométricos que componen la turbina, con el fin de alcanzar una combinación de éstos que proporcione el mayor coeficiente de potencia de entre todos los casos analizados. Será necesario analizar cada parámetro de forma individual, aunque una vez concluido el estudio, se estará en disposición de elegir un diseño, el cuál denominaremos diseño optimizado, que mejorará considerablemente al diseño preliminar elegido. Para el estudio paramétrico de optimización se empleará el primero de los modelos únicamente, debido a su bajo coste computacional requerido. Sin embargo, una vez elegido el nuevo diseño, se empleará el modelo de vórtices para analizar su comportamiento en diversas circunstancias como bajo presencia de efecto suelo, bajo la influencia de la torre central de la turbina o en acción de vientos diferentes a los analizados durante todo el estudio. 184 págs.

Actualmente, las entidades trabajan en mercados altamente competitivos y con continuos cambios económicos, sociales, medioambientales que hacen que los modelos de gestión deban estar alineados con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS). Concretamente, este trabajo se encuentra alineado con el ODS 12 “producción y consumo responsable”. El objetivo principal de este trabajo es diseñar un modelo productivo enfocado a una orientación a la marca que apuesta por el desarrollo sostenible en cada una de sus dimensiones y en relación con el happiness management. Para ello, se ha desarrollado un estudio correlacional transversal con datos primarios mediante encuesta con una muestra de 216 directores de pymes de Andalucía en los sectores de la construcción, industria y servicios. El análisis se ha llevado a cabo mediante el diseño de un modelo de ecuaciones estructurales (SEM), que ha permitido analizar las principales dimensiones de la orientación de la marca, y, en consecuencia, estudiar su efecto en el happiness management de las pymes. Los resultados alcanzados ponen de manifiesto que la dimensión orientación a la marca influye directamente en la cultura empresarial del happiness management. Nowadays, entities work in highly competitive markets and with continuous economic, social and environmental changes that make that management models must be aligned with the Sustainable Development Goals (SDGs). Specifically, this work is aligned with SDG 12 "responsible production and consumption". The main objective of this work is to design a production model focused on a brand orientation that is committed to sustainable development in each of its dimensions and in relation to happiness management. For this purpose, a cross-sectional correlational study has been developed with primary data through a survey with a sample of 216 managers of SMEs in Andalusia in the construction, industry and services sectors. The analysis was carried out through the design of a structural equation model (SEM), which allowed us to analyse the main dimensions of brand orientation and, consequently, to study its effect on the happiness management of companies. The results show that the brand orientation dimension directly influences the corporate culture of happiness management.