Cientifica, ISSN 2594-2921, vol. 30, no. 1, January-June 2026.
DOI: 10.46842/ipn.cien.v30n1a02
Evaluación comparativa de los modelos DMST y LLFVW para la predicción del desempeño aerodinámico de turbinas eólicas de eje vertical
Comparative evaluation of DMST and LLFVW models for predicting the aerodynamic performance of vertical axis wind turbines
Recibido 5/01/2026, aceptado 20/02/2026.
Resumen
Las turbinas eólicas de eje vertical (VAWT) requieren modelos aerodinámicos eficientes que permitan predecir su desempeño con un costo computacional reducido, especialmente en etapas preliminares de diseño y análisis paramétrico. En este trabajo se presenta una evaluación comparativa de dos modelos aerodinámicos simplificados ampliamente utilizados: el modelo de Doble Tubo de Corriente Múltiple (DMST) y el modelo de Línea Sustentadora con Estela de Vórtices Libres (LLFVW). Ambos enfoques se aplican a una turbina tipo Darrieus-H de pequeña escala y se validan mediante datos experimentales reportados en la literatura. Se analizan dos configuraciones de modelado con distinto nivel de complejidad física, considerando la influencia de las pérdidas por inducción, la expansión de la estela y los efectos aerodinámicos no estacionarios. Los resultados muestran que el modelo DMST tiende a sobreestimar el coeficiente de potencia máximo y a desplazar el punto de operación óptimo hacia valores mayores de la razón de velocidad de punta (TSR), incluso cuando se incorporan correcciones por pérdidas en punta y factores de inducción variables. En contraste, el modelo LLFVW reproduce con mayor fidelidad la dinámica de la estela y los efectos no estacionarios, logrando un mejor acuerdo con los datos experimentales a lo largo de todo el rango operativo. En particular, el LLFVW captura con mayor precisión tanto la magnitud como la posición del pico de desempeño, identificándose como un modelo más confiable para la predicción aerodinámica de VAWTs.
Abstract
Vertical axis wind turbines (VAWTs) require efficient aerodynamic models that can predict their performance at a low computational cost, especially in the preliminary stages of design and parametric analysis. This paper presents a comparative evaluation of two widely used simplified aerodynamic models: the Double Multiple Stream Tube (DMST) model and the Lift Line with Free Vortex Trail (LLFVW) model. Both approaches are applied to a small-scale Darrieus-H turbine and validated using experimental data reported in the literature. Two modeling configurations with different levels of physical complexity are analyzed, considering the influence of induction losses, wake expansion, and unsteady aerodynamic effects. The results show that the DMST model tends to overestimate the maximum power coefficient and shift the optimum operating point toward higher tip speed ratio (TSR) values, even when corrections for tip losses and variable induction factors are incorporated. In contrast, the LLFVW model more accurately reproduces wake dynamics and non-stationary effects, achieving better agreement with experimental data across the entire operating range. In particular, the LLFVW more accurately captures both the magnitude and position of peak performance, identifying itself as a more reliable model for the aerodynamic prediction of VAWTs.
Palabras clave: turbinas eólicas de eje vertical, energía eólica,
desempeño aerodinámico, DMST, LLFVW.
Index terms: vertical axis wind turbine, wind energy,
aerodynamic performance, DMST, LLFVW.
ISO 690 reference:
Bernal Orozco, Raúl Alberto;
Huerta Chavez, Oliver Marcel;
Constantino Recillas, Daniel Enrique,
2026,
Evaluación comparativa de los modelos DMST y LLFVW para la
predicción del desempeño aerodinámico de turbinas eólicas de eje vertical,
Científica, vol. 30, no. 1,
ISSN 2594-2921, e300102,
DOI: 10.46842/ipn.cien.v30n1a02
