Modelagem computacional de escoamentos turbulentos em turbinas eólicas utilizando fronteira imersa e refinamento adaptativo da malha
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFU |
Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32747 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.455 |
Resumo: | The experiments made in the wind tunnel by NREL using (i) wind rotor profile s809 model and (ii) wind turbine are reproduced computationally in the present work with the objectives of (i) performing a graphical survey of the coefficient lift and drag as a function of the angle of attack and (ii) obtain the low-speed shaft torque and mechanical power as a function of wind speed and analyze the wind velocity profiles in the wake zone using computational probes. The dynamic refinement mesh was used to reduce the computational cost, and the immersed body methodology was employed to represent the solid body immersed in the flow. All the simulations were perform using the in-house software MFSIM. The turbulence closure models employed were the standard k − e and Spalart-Allmaras. In general, the aerodynamic results to the airfoil showed a good accord with the reference’s data. For the wind turbine, the aerodynamic results for the torque and hence mechanical power were satisfactory from U = 10m/s, in U = 7m/s both models diverged from the experimental test. For the computational probes, the results indicated that in the first probes downstream the wind turbine and in the aerodynamic region of the wind rotor closer to the blade root were the locals where the velocities deficits were more intense for both turbulence closure models. |
id |
UFU_6bee8c4e2c33e376004c9a1e501fd8c0 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufu.br:123456789/32747 |
network_acronym_str |
UFU |
network_name_str |
Repositório Institucional da UFU |
repository_id_str |
|
spelling |
Modelagem computacional de escoamentos turbulentos em turbinas eólicas utilizando fronteira imersa e refinamento adaptativo da malhaComputational modeling of turbulent flows in wind turbines using immersed boundary and adaptive mesh refinementTurbina EólicaWind TurbineMalha AdaptativaAdaptive MeshFronteira ImersaImmersed BoundaryTurbulênciaTurbulenceAerodinâmicaAerodynamicsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOSEngenharia mecânicaThe experiments made in the wind tunnel by NREL using (i) wind rotor profile s809 model and (ii) wind turbine are reproduced computationally in the present work with the objectives of (i) performing a graphical survey of the coefficient lift and drag as a function of the angle of attack and (ii) obtain the low-speed shaft torque and mechanical power as a function of wind speed and analyze the wind velocity profiles in the wake zone using computational probes. The dynamic refinement mesh was used to reduce the computational cost, and the immersed body methodology was employed to represent the solid body immersed in the flow. All the simulations were perform using the in-house software MFSIM. The turbulence closure models employed were the standard k − e and Spalart-Allmaras. In general, the aerodynamic results to the airfoil showed a good accord with the reference’s data. For the wind turbine, the aerodynamic results for the torque and hence mechanical power were satisfactory from U = 10m/s, in U = 7m/s both models diverged from the experimental test. For the computational probes, the results indicated that in the first probes downstream the wind turbine and in the aerodynamic region of the wind rotor closer to the blade root were the locals where the velocities deficits were more intense for both turbulence closure models.Dissertação (Mestrado)Os experimentos em túnel de vento realizados pela NREL utilizando-se (i) um perfil de rotor eólico modelo s809 e (ii) uma turbina eólica são reproduzidos computacionalmente no presente trabalho com os objetivos de (i) realizar o levantamento gráfico do coeficiente de sustentação e arrasto em função do ângulo de ataque e (ii) obter o torque e potência mecânica em função da velocidade do vento e fazer o levantamento gráfico do deficit de velocidade do vento na região da esteira da turbina eólica utilizando-se sondas numéricas. A técnica de refinamento dinâmico adaptativo foi empregada para a diminuição do custo computacional sem comprometer a qualidade dos resultados e a metodologia da fronteira imersa foi utilizada para representar o corpo sólido imerso no escoamento. Todas as simulações computacionais foram desenvolvidas usando o software interno MFSim. Em ambos os casos, os modelos de fechamento da turbulência escolhidos foram k −e padrão e Spalart-Allmaras. De uma maneira geral, os resultados para os escoamentos sobre o aerofólio mostraram uma boa concordância com o experimento material e para a turbina eólica os resultados aerodinâmicos tornaram-se satisfatórios a partir de U = 10 m/s, sendo que em U = 7 m/s todos os modelos divergem do ensaio material. Para as sondas computacionais, em síntese, os resultados indicam que, na primeira sonda a jusante da turbina eólica e nas regiões mais próximas à raiz do rotor são os locais em que os deficit de velocidades são mais intensos para ambos os modelos de fechamento da turbulência.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia MecânicaSilveira Neto, Aristeu dahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781876D5&tokenCaptchar=03AGdBq26RD033QVf1YR4EriBEoJPN8a0_wqTeFqUCYIFMqS5BIAfqHsFQojShgpfxyhOCNtlGWC5f9J8TACQ0oscGgEGrYy_TddHyKbv4Vr1TxN1W904dC2SNnY7nIeb4XjTn8Qi6lNOybIFiSaFB1heWZjcAmyrZhsamJ7DiNzhTyFenjRtbCGwER29Jtg8alyDpLV_c7mU-TQBKuOt-5EZkXGZCPqDYk9NcO5g-l164lNUi12RUAAWfdvfxTP6-oWsZH81_2BPHcdP3kDfVLEj7S76rqvC9saQpKrgERSevORjYWpgI7Og2Qm7lMrXDLiD-GQJtY5zz70DLPLtJOA_T93v0xjmpaBeiaOIftnRVXxOryejiB02xFIySank1pn8dNn0YHDAMEpE3lMVSx1skQOY5slICV6iSZXr6gOglptwzgQNj9UEcXUiPA4WI88azhS4kJJVG2Ts5um580CPnEKzyu7Xbqozo-Mfa8bW0eOKf9CH89W_Qeik1-LlcE0JOyhY15T7LYPafadzkhLq1Ou9jyA7GGgSantos, Daniel Dall'Onder doshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4255013Z6&tokenCaptchar=03AGdBq26kiaAlILqMzuoJsZGgiSeR2dsJ-AvpG09GA6FOMpOzv-Sxjm8ClBaYsloUT3nXUiOkWar5Ob0gVFEnBrV3LrpQ3_fs0SVsqTbGcTuF4GpQJCPAn6ghVIaf-ZqiOiZqUF_o1h8aUXUBOs2ePyY5tXABFekI12eK2hkFkbOzGKMASU2-qFOfRghT4aMNSyHwYQl5xiOd0sXa-_m1S-DdOfarjNpbGXHl_JEmD3IoYMprozZuae0oAqiAboBPXk44ppjtiQqGyP9Vru09LbVIcjklXnqnGWArSuqzplobUZqTxl7VzxaVcWy-k2hwy7odbxLySdmxM-0PT-ZoFDisrMHdFuse0za9DueUQvwOjGgKLMefKV-3US0gkxPTY3pj7bhrmeeXB6OMibV0WdeDsmBb71c3MwVugqtPTqnRyPqGLCzZ2mgX8mcJVy3lhtvYxVrZShU4vP-DfqL3863geppNt4DZ60NtpDBnOjO6B8pdFtalNam1JsHsbNgVBtV6n3-pWsiZSg9odnC4S-ynIcxt1jMEAgSouza, Leandro Franco dehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4705250U6&tokenCaptchar=03AGdBq25cb4ik9MjdjkynYr8AjR3tLTtPCDi4oqlat-0h8xYBGoOlBZl2Q5ZoYjaTH-wty88v1dDDoveFK3br6-Jk7leOaov325hrxAmeTIyjdFsp4lPKPIqv33ARwfbXZ7KYAQvw8HoEVWCWz-TRBCh-uXhZm4pYUBC5GHRuii4_2fPelHLlmgShgM43tEx0BxDKFELxFsuPzyXEsgMlSh8B6-Is3Gb3tL_9n9P_58lfOjiLCJFUvMgajzdwhslTO9xz4Y1c_QRtUJezaQ2jI9QXzkwvgGEASsdzJ2_JrYfNtaQR2XkxU0dfxe1AvscZkzAEo1RNlhpOsWgr8d4dnpRZqaPrlutLmFlFvlRQs0R6tTXVEg8JyJQGHALcsPNfyJ-fxJY0GnZX0n4S2Q6bFhB6nvBUt0VAtGiuu569qFbs3BdOdxOCp9rqAa3wPR4eEvQBxSfxhKAqMJTpGdNt5WmUXMS0XxP0vgSk_AngnXnQLDCtf8GGjmnaKVkV3O_XM_bBuk7PYCrUrox0nxRtG0VW9q8y8-uk3wMartini, João Emanuel Fermino2021-09-16T19:38:46Z2021-09-16T19:38:46Z2021-08-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfMARTINI, João Emanuel Fermino. Modelagem computacional de escoamentos turbulentos em turbinas eólicas utilizando fronteira imersa e refinamento adaptativo da malha. 2021. 125 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.455https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32747http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.455porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2021-09-17T06:18:57Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/32747Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2021-09-17T06:18:57Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
dc.title.none.fl_str_mv |
Modelagem computacional de escoamentos turbulentos em turbinas eólicas utilizando fronteira imersa e refinamento adaptativo da malha Computational modeling of turbulent flows in wind turbines using immersed boundary and adaptive mesh refinement |
title |
Modelagem computacional de escoamentos turbulentos em turbinas eólicas utilizando fronteira imersa e refinamento adaptativo da malha |
spellingShingle |
Modelagem computacional de escoamentos turbulentos em turbinas eólicas utilizando fronteira imersa e refinamento adaptativo da malha Martini, João Emanuel Fermino Turbina Eólica Wind Turbine Malha Adaptativa Adaptive Mesh Fronteira Imersa Immersed Boundary Turbulência Turbulence Aerodinâmica Aerodynamics CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS Engenharia mecânica |
title_short |
Modelagem computacional de escoamentos turbulentos em turbinas eólicas utilizando fronteira imersa e refinamento adaptativo da malha |
title_full |
Modelagem computacional de escoamentos turbulentos em turbinas eólicas utilizando fronteira imersa e refinamento adaptativo da malha |
title_fullStr |
Modelagem computacional de escoamentos turbulentos em turbinas eólicas utilizando fronteira imersa e refinamento adaptativo da malha |
title_full_unstemmed |
Modelagem computacional de escoamentos turbulentos em turbinas eólicas utilizando fronteira imersa e refinamento adaptativo da malha |
title_sort |
Modelagem computacional de escoamentos turbulentos em turbinas eólicas utilizando fronteira imersa e refinamento adaptativo da malha |
author |
Martini, João Emanuel Fermino |
author_facet |
Martini, João Emanuel Fermino |
author_role |
author |
dc.contributor.none.fl_str_mv |
Silveira Neto, Aristeu da http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781876D5&tokenCaptchar=03AGdBq26RD033QVf1YR4EriBEoJPN8a0_wqTeFqUCYIFMqS5BIAfqHsFQojShgpfxyhOCNtlGWC5f9J8TACQ0oscGgEGrYy_TddHyKbv4Vr1TxN1W904dC2SNnY7nIeb4XjTn8Qi6lNOybIFiSaFB1heWZjcAmyrZhsamJ7DiNzhTyFenjRtbCGwER29Jtg8alyDpLV_c7mU-TQBKuOt-5EZkXGZCPqDYk9NcO5g-l164lNUi12RUAAWfdvfxTP6-oWsZH81_2BPHcdP3kDfVLEj7S76rqvC9saQpKrgERSevORjYWpgI7Og2Qm7lMrXDLiD-GQJtY5zz70DLPLtJOA_T93v0xjmpaBeiaOIftnRVXxOryejiB02xFIySank1pn8dNn0YHDAMEpE3lMVSx1skQOY5slICV6iSZXr6gOglptwzgQNj9UEcXUiPA4WI88azhS4kJJVG2Ts5um580CPnEKzyu7Xbqozo-Mfa8bW0eOKf9CH89W_Qeik1-LlcE0JOyhY15T7LYPafadzkhLq1Ou9jyA7GGg Santos, Daniel Dall'Onder dos http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4255013Z6&tokenCaptchar=03AGdBq26kiaAlILqMzuoJsZGgiSeR2dsJ-AvpG09GA6FOMpOzv-Sxjm8ClBaYsloUT3nXUiOkWar5Ob0gVFEnBrV3LrpQ3_fs0SVsqTbGcTuF4GpQJCPAn6ghVIaf-ZqiOiZqUF_o1h8aUXUBOs2ePyY5tXABFekI12eK2hkFkbOzGKMASU2-qFOfRghT4aMNSyHwYQl5xiOd0sXa-_m1S-DdOfarjNpbGXHl_JEmD3IoYMprozZuae0oAqiAboBPXk44ppjtiQqGyP9Vru09LbVIcjklXnqnGWArSuqzplobUZqTxl7VzxaVcWy-k2hwy7odbxLySdmxM-0PT-ZoFDisrMHdFuse0za9DueUQvwOjGgKLMefKV-3US0gkxPTY3pj7bhrmeeXB6OMibV0WdeDsmBb71c3MwVugqtPTqnRyPqGLCzZ2mgX8mcJVy3lhtvYxVrZShU4vP-DfqL3863geppNt4DZ60NtpDBnOjO6B8pdFtalNam1JsHsbNgVBtV6n3-pWsiZSg9odnC4S-ynIcxt1jMEAg Souza, Leandro Franco de http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4705250U6&tokenCaptchar=03AGdBq25cb4ik9MjdjkynYr8AjR3tLTtPCDi4oqlat-0h8xYBGoOlBZl2Q5ZoYjaTH-wty88v1dDDoveFK3br6-Jk7leOaov325hrxAmeTIyjdFsp4lPKPIqv33ARwfbXZ7KYAQvw8HoEVWCWz-TRBCh-uXhZm4pYUBC5GHRuii4_2fPelHLlmgShgM43tEx0BxDKFELxFsuPzyXEsgMlSh8B6-Is3Gb3tL_9n9P_58lfOjiLCJFUvMgajzdwhslTO9xz4Y1c_QRtUJezaQ2jI9QXzkwvgGEASsdzJ2_JrYfNtaQR2XkxU0dfxe1AvscZkzAEo1RNlhpOsWgr8d4dnpRZqaPrlutLmFlFvlRQs0R6tTXVEg8JyJQGHALcsPNfyJ-fxJY0GnZX0n4S2Q6bFhB6nvBUt0VAtGiuu569qFbs3BdOdxOCp9rqAa3wPR4eEvQBxSfxhKAqMJTpGdNt5WmUXMS0XxP0vgSk_AngnXnQLDCtf8GGjmnaKVkV3O_XM_bBuk7PYCrUrox0nxRtG0VW9q8y8-uk3w |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Martini, João Emanuel Fermino |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Turbina Eólica Wind Turbine Malha Adaptativa Adaptive Mesh Fronteira Imersa Immersed Boundary Turbulência Turbulence Aerodinâmica Aerodynamics CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS Engenharia mecânica |
topic |
Turbina Eólica Wind Turbine Malha Adaptativa Adaptive Mesh Fronteira Imersa Immersed Boundary Turbulência Turbulence Aerodinâmica Aerodynamics CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS Engenharia mecânica |
description |
The experiments made in the wind tunnel by NREL using (i) wind rotor profile s809 model and (ii) wind turbine are reproduced computationally in the present work with the objectives of (i) performing a graphical survey of the coefficient lift and drag as a function of the angle of attack and (ii) obtain the low-speed shaft torque and mechanical power as a function of wind speed and analyze the wind velocity profiles in the wake zone using computational probes. The dynamic refinement mesh was used to reduce the computational cost, and the immersed body methodology was employed to represent the solid body immersed in the flow. All the simulations were perform using the in-house software MFSIM. The turbulence closure models employed were the standard k − e and Spalart-Allmaras. In general, the aerodynamic results to the airfoil showed a good accord with the reference’s data. For the wind turbine, the aerodynamic results for the torque and hence mechanical power were satisfactory from U = 10m/s, in U = 7m/s both models diverged from the experimental test. For the computational probes, the results indicated that in the first probes downstream the wind turbine and in the aerodynamic region of the wind rotor closer to the blade root were the locals where the velocities deficits were more intense for both turbulence closure models. |
publishDate |
2021 |
dc.date.none.fl_str_mv |
2021-09-16T19:38:46Z 2021-09-16T19:38:46Z 2021-08-30 |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
MARTINI, João Emanuel Fermino. Modelagem computacional de escoamentos turbulentos em turbinas eólicas utilizando fronteira imersa e refinamento adaptativo da malha. 2021. 125 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.455 https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32747 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.455 |
identifier_str_mv |
MARTINI, João Emanuel Fermino. Modelagem computacional de escoamentos turbulentos em turbinas eólicas utilizando fronteira imersa e refinamento adaptativo da malha. 2021. 125 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.455 |
url |
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32747 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.455 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Uberlândia Brasil Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Uberlândia Brasil Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFU instname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU) instacron:UFU |
instname_str |
Universidade Federal de Uberlândia (UFU) |
instacron_str |
UFU |
institution |
UFU |
reponame_str |
Repositório Institucional da UFU |
collection |
Repositório Institucional da UFU |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU) |
repository.mail.fl_str_mv |
diinf@dirbi.ufu.br |
_version_ |
1805569667354329088 |