Simulação computacional de escoamentos bidimensionais sobre turbinas eólicas de eixo vertical

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dc.contributor.advisor1Mariano, Felipe Pamplona
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4538460201961283eng
dc.contributor.referee1Mariano, Felipe Pamplona
dc.contributor.referee2Kinoshita, Denise
dc.contributor.referee3Vasco, Joel Roberto Guimarães
dc.creatorFaria, Geovanne Silva
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8238901203746153eng
dc.date.accessioned2018-10-01T14:53:53Z
dc.date.issued2018-08-31
dc.description.abstractThe Brazilian energy matrix is highly focused on hydroelectric plants, that have been affected by lack of rain and long drought periods. It’s necessary to invest on alternative kinds of energy. The wind energy is an option, since Brazil presents winds with suitable velocity for energy generation, less than 5% of the Brazilian energy power grid is composed by wind turbines. The present work aims to contribute to the alternative energy generation industry, having as objective the study and analysis of flow condition over airfoils of vertical axis wind turbines. The simulation of flow over airfoils were performed using the Pseudo-Spectral Fourier method together with the Immersed Boundary method for discretization of the spatial domain, and the Runge-Kutta method of fourth order for discretization of the time domain. Both instantaneous and mean values were recorded for the lift (Cl) and drag coefficient (Cd), as well as the fields of vorticity, pressure and velocity for the flow over the airfoils with distinctive characteristics of form and angle of attack. It is concluded that with this first experiment, by refining the mesh, the values for Cl and Cd get close to the references. Posteriorly, it was imposed the movement of rotation of one vertical axis wind turbine, and simulated the flow over this turbine blades, when it was recorded both the instantaneous and mean values of the lift, drag and power coefficient, as well as the fields of vorticity, pressure and velocity for different values of velocities of turbine rotation for the airfoils NACA 0008 and NACA 4308. It was possible to conclude by analyzing the values of power coefficient (Cp), Cl and Cd obtained through simulation with the turbines that the airfoil NACA 0008 can be utilized for energy generation, since the airfoil NACA 4308 cannot be utilized in the adopted speed ranges.eng
dc.description.provenanceSubmitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2018-10-01T13:57:59Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Geovanne Silva Faria - 2018.pdf: 4034833 bytes, checksum: 3e0011bf7d9acbf63ef8baf1b0409686 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)eng
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dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2018-10-01T14:53:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Geovanne Silva Faria - 2018.pdf: 4034833 bytes, checksum: 3e0011bf7d9acbf63ef8baf1b0409686 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-08-31eng
dc.description.resumoA matriz energética Brasileira é altamente focada em usinas hidrelétricas, que vêm sendo afetadas pela falta de chuvas e longos períodos de estiagem. É necessário o investimento em fontes energéticas alternativas. Uma das opções é a energia eólica, pois o Brasil apresenta ventos com velocidades adequadas para geração de energia e, mesmo assim, menos de 5% da matriz energética brasileira é constituída de turbinas eólicas. O presente trabalho visa contribuir com a indústria de geração de energias alternativas tendo por objetivo o estudo e análise de escoamentos sobre aerofólios de turbinas eólicas verticais. As simulações de escoamentos sobre aerofólios foram realizadas com o método Pseudoespectral de Fourier em conjunto com o método da Fronteira Imersa para discretização do domínio espacial, e o método de Runge-Kutta de quarta ordem para discretização do domínio do tempo. Foram registrados os valores instantâneos e médios dos coeficientes de sustentação (Cl) e arrasto (Cd), bem como os campos de vorticidade, pressão e velocidades para escoamento sobre aerofólios com distintas características de forma e ângulos de ataque. Conclui-se com esse primeiro experimento, que ao se refinar a malha, os valores de Cl e Cd se aproximam das referências. Posteriormente, foi imposto o movimento de rotação de uma turbina eólica de eixo vertical, e simulado o escoamento sobre as pás dessa turbina, onde foram registrados os valores instantâneos e médios dos coeficientes de sustentação, arrasto e potência, bem como os campos de vorticidade, pressão e velocidades para diferentes valores de velocidade de rotação da turbina para os aerofólios NACA 0008 e NACA 4308. Foi possível concluir ao analisar os valores de coeficiente de potência (Cp), Cl e Cd, que o aerofólio NACA 0008 pode ser utilizado para geração de energia elétrica, já o aerofólio NACA 4308 não deve ser utilizado para a faixa de velocidades adotadas.eng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationFARIA, G. S. Simulação computacional de escoamentos bidimensionais sobre turbinas eólicas de eixo vertical. 2018. 89 f. Dissertação (Mestrado Engenharia Ambiental e Sanitária) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2018.eng
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/8933
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Civil - EEC (RG)eng
dc.publisher.initialsUFGeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Ambiental e Sanitária (EEC)eng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectAerofóliopor
dc.subjectTurbina eólicapor
dc.subjectCoeficiente de sustentaçãopor
dc.subjectCoeficiente de arrastopor
dc.subjectCoeficiente de potênciapor
dc.subjectAirfoileng
dc.subjectWind turbineeng
dc.subjectLift coefficienteng
dc.subjectDrag coefficienteng
dc.subjectPower coefficienteng
dc.subject.cnpqENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOSeng
dc.titleSimulação computacional de escoamentos bidimensionais sobre turbinas eólicas de eixo verticaleng
dc.title.alternativeComputational simulation of two-dimensional flow on vertical axis wind turbineseng
dc.typeDissertaçãoeng

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