Aspectos do comportamento aerodinâmico de turbinas eólicas de eixo horizontal

• Autor(a) principal: Souza, Lucas Teotônio de
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/14015
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL; Turbina eólica; Aerodinâmica; Turbulência do vento

As turbinas eólicas, em instalação onshore ou offshore, ficam expostas aos efeitos de vento da camada limite atmosférica, tais como a turbulência. O cálculo analítico das forças aerodinâmicas atuantes no rotor é usualmente desenvolvido pela teoria clássica BEM (Blade Element Momentum), considerando a velocidade do vento constante ao longo do tempo. Para avaliação dos efeitos da turbulência do vento, é necessário efetuar análises dinâmicas do sistema acoplado rotor-torre-fundações. Com este objetivo este trabalho apresenta e discute os resultados de um estudo do comportamento dinâmico estrutural de uma turbina eólica onshore de eixo horizontal de grande porte obtidos com o auxílio das ferramentas computacionais FAST e TurbSim, desenvolvidas pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável, EUA. Considera-se a influência do efeito tridimensional na ponta das pás, bem como a existência dos ângulos de inclinação do plano do rotor no cálculo das forças aerodinâmicas aplicadas no eixo do rotor. São analisadas diversas condições de camada limite especificadas por normas de projeto em situações de estado limite último (ELU) e realizados estudos paramétricos de interesse, tais como o efeito do acoplamento dinâmico rotor-torre, a avaliação da regularidade estatística dos campos de velocidade de vento gerados e a contribuição das forças de vento aplicadas à torre na resposta da estrutura. As respostas de pico, obtidas por pósprocessamento de dados, são calculadas pelo método do fator de rajada, proposto por Davenport. O estudo foi aplicado a um modelo de turbina eólica de 5MW, projetado pelo citado laboratório.