Caracterização do vento local a partir de modelagem da camada limite planetária e modelagem CFD com OpenFOAM

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: PEREIRA, Charles André Oliveira
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/40652
Resumo: COSTA, Alexandre Carlos Araújo da, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: COSTA, A
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Nesse contexto, o presente trabalho tem o objetivo geral de caracterizar o vento local por meio de uma metodologia (aqui, proposta) que está baseada em modelagem analítica da Camada Limite Planetária e simulações dos efeitos orográficos de microescala com o código CFD (Computational Fluid Dynamics) OpenFOAM. Para a avaliação da metodologia proposta, foram definidos dois estudos de caso, um correspondente a uma estação anemométrica localizada no município de Paracuru (PCR), no estado do Ceará, e outro correspondente a uma estação anemométrica localizada no município de Triunfo (TRI), no estado de Pernambuco. Esses dois locais apresentam características orográficas distintas, apresentando PCR uma orografia simples e TRI uma orografia complexa. Em ambos estudos de caso, intercompararam-se duas abordagens: uma analítica, baseada no trabalho de Silva (2017), que utiliza modelos da Camada Limite Planetária para estimar o comportamento do vento na microescala; outra abordagem baseada em CFD, que utiliza as saídas da abordagem anterior como condição de contorno com vistas a simular o vento no local de interesse. Em PCR, as duas abordagens apresentaram resultados semelhantes, superestimando os fatores de Weibull. Em TRI, a abordagem com OpenFOAM obteve um desempenho melhor que a abordagem analítica, tal como era esperado, reduzindo o erro com respeito à densidade de potência eólica média de 12,1% para 1,6%. Em suma, o uso de CFD juntamente com modelos analíticos da Camada Limite Planetária, para caracterização do vento local, mostrou-se bastante promissor, uma vez que, em função da metodologia aqui proposta, apresenta um custo computacional relativamente baixo e permite realizar uma avaliação preliminar do recurso eólico em áreas de interesse para instalação de centrais eólicas. Contudo, mais testes são necessários.CAPESThe fast growth of the installed wind power capacity in Brazil has been increasingly demanding competitive methodologies for wind resource assessment. In this sense, the general object of this work is to characterize the local wind through a methodology which is based on analytical modeling of the Planetary Boundary Layer and simulations of the microscale orographic effects using the CFD (Computational Fluid Dynamics) code OpenFOAM. For the evaluation of the proposed methodology, two case studies were defined. One of them corresponding to an anemometric mast located in the city of Paracuru (PCR), in the state of Ceará, and the other one corresponding to an anemometric mast located in the city of Triunfo (TRI), in the state of Pernambuco. These two locations have different orographic characteristics so that PCR presents a nearly flat terrain and TRI a complex terrain. Two approaches were intercompared in both case studies: an analytical approach based on the Master's thesis of Silva (2017) which uses Planetary Boundary Layer models to estimate the wind at microscale; and one approach based on CFD which applies the outputs of the first approach as boundary condition in order to simulate the wind at the local of interest. For PCR, both approaches presented similar results. Both overestimated the Weibull parameters. For TRI, the approach with OpenFOAM performed better than the analytical one as expected, reducing from 12.1% to 1.6% the error for mean wind power density. In summary, the use of CFD with Planetary Boundary Layer models for the purpose of local wind characterization has shown to be quite promising, since it presents a relatively low computational cost and allows to perform a preliminary wind resource assessment in areas of interest for the installation of wind farms. However, more tests are needed.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Tecnologias Energeticas e NuclearUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEnergia nuclearAvaliação de recurso eólicoSimulações CFDOpenFOAMCamada limite planetáriaCaracterização do vento local a partir de modelagem da camada limite planetária e modelagem CFD com OpenFOAMinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO Charles André Oliveira Pereira.pdfDISSERTAÇÃO Charles André Oliveira Pereira.pdfapplication/pdf2594048https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/40652/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Charles%20Andr%c3%a9%20Oliveira%20Pereira.pdf494e21a40c0afef19bdd0d6e7206dbe5MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/40652/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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