Modelagem computacional da esteira aerodinâmica de turbinas eólicas baseadas em sumidouro de quantidade de movimento

• Autor(a) principal: Lovatto, Marco Leonardelli
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/79791
• topic: Engenharia mecânica; Wind energy; CFD; Actuator disc; Momentum

O presente estudo apresenta a proposta de um novo modelo para calcular a esteira aerodinâmica de turbinas eólicas de eixo horizontal com o auxílio de CFD, bem como a magnitude e a direção da velocidade de vento incidente sobre cada máquina, sem a necessidade de modificar a discretização do domínio. A nova metodologia baseia-se no modelo de disco atuador descrito por Burton et al., 2001, substituindo o disco por uma região volumétrica esférica, dentro da qual um sumidouro de quantidade de movimento é distribuído, representando a energia extraída pelo aerogerador. O modelo tradicional baseia-se no conhecimento prévio da velocidade de vento incidente sobre a máquina, no que diz respeito à sua magnitude e direção, enquanto o modelo desenvolvido é capaz de determinar tanto a magnitude quanto a direção da velocidade incidente por meio de um cálculo iterativo simples interno a cada iteração do modelo fluidodinâmico. Os resultados obtidos são muito satisfatórios e promissores para o cálculo de parques eólicos, pois se podem alterar as direções do vento global sem modificar a discretização do domínio. Esta característica é especialmente adequada para aplicação em parques eólicos sobre terrenos acidentados onde, para uma mesma magnitude e direção de vento global, o vento local pode tomar direções e velocidades variadas. As aplicações estudadas neste trabalho, no entanto, apresentam resultados e fatores de correção fortemente dependentes do software utilizado e, especialmente, da resolução da malha empregada na discretização do domínio.