Análise computacional via CFD de uma turbina hidrocinética em condutos abertos

• Autor(a) principal: Leirisson Patrick Santos
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BCGFZ6
• topic: CFD; Coeficiente de potência; Rotor esférico-helicoidal; Turbina hidrocinética; Dinâmica dos fluidos computacional; Engenharia mecânica

Esse trabalho descreve o desenvolvimento de um procedimento computacional, utilizando-se pacote comercial da dinâmica dos fluidos computacional (CFD), para a análise do comportamento e desempenho de turbinas hidrocinéticas. Uma avaliação preliminar das características de desempenho de três perfis aerodinâmicos, a saber NACA 015, 0018 e 0020, é efetuada para selecionar o perfil mais adequado no projeto das pás de um rotor eficiente para turbinas hidrocinéticas. A seleção da geometria mais adequada de perfil aerodinâmico das pás do rotor está baseada em sua similaridade geométrica com os perfis de pás de turbinas eólicas de eixo vertical. A análise do comportamento fluidinâmico da configuração de rotor selecionada para a turbina hidrocinética utiliza um modelo de turbulência SST k-, que combina a equação de transporte da tensão de cisalhamento com uma formulação capaz de descrever o comportamento do fluido na região da camada limite. Uma turbina hidrocinética comercial é utilizada como exemplo de validação do procedimento computacional em CFD. A validação é efetuada por meio da comparação dos valores dos coeficientes de potência obtidos com o procedimento em CFD com os valores experimentais disponíveis na literatura. Então, efetua-se a análise do comportamento fluidodinâmico do rotor esférico-helicoidal modelado para turbinas hidrocinéticas sob variadas condições de escoamento. Curvas do coeficiente de potência e estimativas dos campos de velocidade do escoamento no domínio da turbina mostram o comportamento do rotor da turbina hidrocinética em diferentes condições de fluxo. Os resultados computacionais obtidos para a turbina hidrocinética fornecem informações relevantes sobre a potencialidade de aplicação e viabilidade de turbinas hidrocinéticas em condutos abertos.