Modelagem e análise dinâmica estrutural de uma turbina eólica

• Autor(a) principal: Nunes, Daniel Ramos de Souza
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: https://app.uff.br/riuff/handle/1/21981
• topic: Energia eólica; Turbina eólica; Análise estrutural; Método dos elementos finitos; Energia eólica; Turbina eólica; Análise estrutural (Engenharia); Modelagem computacional; Wind energy; Wind turbine; Structural analysis; Finite elements method

Devido ao futuro esgotamento das reservas de petróleo e à procura pela diminuição da emissão de gases que intensificam o efeito estufa, a busca por fontes de energia renováveis e limpas é cada vez maior. Uma dessas fontes é a energia eólica, que utiliza turbinas eólicas para transformar a energia cinética do vento em energia mecânica por meio do movimento de rotação de pás e, através de um gerador, produzir energia elétrica. O aumento da participação da energia eólica na matriz energética do planeta leva a necessidade cada vez maior da realização de análises mais aprimoradas das turbinas eólicas tanto na etapa de desenho quanto na operação. Neste sentido, a modelagem numérica é uma das ferramentas amplamente utilizadas em virtude da sua versatilidade para analisar diversos cenários. Por exemplo, modelar o comportamento estrutural em diversas situações de carregamento visando determinar possíveis falhas desses equipamentos. Nesse sentido, o presente trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia de análise dinâmica estrutural de um aerogerador através do Método dos Elementos Finitos (MEF) utilizando o software COMSOL Multiphysics. Séries temporais da velocidade de vento foram geradas para aproximar os carregamentos externos sobre a estrutura via equação de Morison de forma a reduzir o custo computacional em relação as análises mais detalhadas de mecânica de fluidos computacional (CFD). Assim, com as condições de contorno definidas, avaliou-se o comportamento de um aerogerador através das quantidades de interesse como as tensões equivalentes de Von Misses e os deslocamentos das pás da turbina em relação ao plano de giro para diferentes condições de carregamento. Uma breve descrição dos principais conceitos da energia eólica, do cenário atual no Brasil e no mundo assim como as perspectivas é realizada no começo para contextualização do trabalho