Análise numérica do escoamento ao redor de uma turbina Darrieus com estator no topo de uma edificação urbana em Porto Alegre com avaliação do torque estático

• Autor(a) principal: Schuck, Douglas Darlan
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/173825
• topic: Engenharia mecânica; Wind turbine; Static torque; Wind turbine mounted on a building; CFD

A crescente geração de energia eólica no mundo representa um importante passo das fontes renováveis para superar a demanda energética mundial. A necessidade de tornar esse método de geração de energia cada vez mais eficiente está aproximando sua implementação em regiões urbanas onde grande parte da eletricidade produzida é consumida. A utilização de turbinas eólicas de eixo vertical (TEEV) nessas áreas pode simplificar o sistema de transmissão de energia e reduzir as perdas de energia. Este trabalho apresenta um estudo do efeito de uma edificação e de um estator sobre o escoamento e sua influência no desempenho de uma turbina eólica de eixo vertical do tipo H-Darrieus de cinco pás com estator. O estudo empregou o uso da dinâmica dos fluidos computacional (CFD) para realizar uma análise numérica em regime permanente com o uso do modelo de turbulência SST k-ω. Para simplificar o caso estudado e reduzir o custo computacional, foi realizada uma simulação para o edifício e outra para a turbina com estator. Foi obtido o perfil de velocidade no topo do prédio a fim de ser implementado como condição de entrada da simulação da turbina para quatro posições angulares diferentes das pás. A turbina e o estator foram baseados em estudos presentes na literatura e suas escalas geométricas foram aumentadas em dez vezes. Como resultado das simulações, se observou um aumento da velocidade do vento ocasionado pelo telhado e pelo estator e sua influência no torque estático nas pás da turbina. Foi possível notar o ponto de estagnação na superfície frontal do prédio que acelerou o escoamento de ar para cima do telhado devido a geração de um gradiente de pressão adverso. Também se verificou a contribuição do difusor de ar no aumento de torque no sentido de rotação das pás à medida que acelera e direciona o vento para as pás de avanço e bloqueia o escoamento de ar para as pás de retorno.