Visualização de escoamento em canal hidráulico de direcionadores de escoamento aplicados a turbinas eolicas

• Autor(a) principal: Knak, Fernando
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/148662
• topic: Engenharia mecânica; Hydraulic channel; Flow visualization; Vertical axis wind turbine; Guide vanes

Este trabalho apresenta um estudo realizado em testes experimentais em um dispositivo que melhora a eficiência de turbinas eólicas de eixo vertical em topo de edificações. Para a realização do experimento, foi projetado e construído um canal hidráulico de circuito fechado de água. Também foram confeccionados dois protótipos deste dispositivo em uma impressora 3D que foram testados dentro deste canal hidráulico. Os protótipos estavam localizados acima de bases retangulares que simulam um meio urbano. Foram analisadas as linhas de corrente no canal com a presença de dois direcionadores de escoamento: um apresentado na literatura (Chong et al., 2013) e outro proposto no presente trabalho. As linhas de corrente que adentram os direcionadores foram comparadas e analisadas por meio de uma técnica de injeção de tinta nanquim em três compartimentos com três cores diferentes. As tintas eram injetadas por meio de agulhas que estavam posicionadas a montante dos dispositivos dentro deste canal hidráulico. Foram utilizadas duas câmeras simultaneamente para captar as imagens do experimento. Para a análise quantitativa das imagens foi utilizado o software Tracker (2016) para rastrear as posições variadas das tintas presentes na cena. O experimento foi realizado com Reynolds a, aproximadamente, 300 e velocidade média de escoamento de 4,7 mm/s. Os resultados mostram que dependendo do percurso das linhas de corrente ao se aproximar do direcionador em três diferentes regiões, estas percorrem o interior do dispositivo com padrões distintos de escoamento. Com o software de visualização também foi possível obter dados das posições das linhas de corrente que adentravam os direcionadores sobre o escoamento. As linhas de corrente que entravam pela região central foram comparadas e se constatou um aumento de aproximadamente 10% na velocidade comparando com o observado pelo proposto pela literatura. Através da análise de diversas filmagens em ambos os direcionadores, não foi possível detectar regiões de recirculação no seu interior. Este fato se deve possivelmente pela velocidade de escoamento reduzida utilizada durante os experimentos, o que foi necessário para que as linhas de corrente não se difundissem na presença dos direcionadores. Com maiores vazões, não foi possível obter uma conformidade das linhas de corrente e uma consequente análise nesta vazão volumétrica.