Avaliação da configuração geométrica em aerogeradores de eixo horizontal utilizando o método free vortex wake
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) |
Texto Completo: | https://hdl.handle.net/20.500.12733/5021 |
Resumo: | Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail |
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Avaliação da configuração geométrica em aerogeradores de eixo horizontal utilizando o método free vortex wakeEvaluation of the geometric configuration in horizontal axis wind turbines using the free vortex wakeEnergia eólicaTurbinas a ventoMétodos de simulaçãoModelagem geométricaAerodinâmicaVórticesWind energyWind turbineSimulation methodsGeometric modelingAerodynamicsVorticesOrientador: Kamal Abdel Radi IsmailTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: O projeto de pás para aerogeradores é considerado importante por serem responsáveis em converter a energia cinética do vento em energia mecânica. Portanto, diversas pesquisas relacionadas à distribuição ótima da corda e da torção têm sido realizadas. Além disso, diversos códigos computacionais estão sendo desenvolvidos e aperfeiçoados com o intuito de apresentar resultados mais precisos e com maior número de informações. Assim, este trabalho tem como objetivo investigar cinco diferentes configurações geométricas da pá de uma aerogerador de eixo horizontal onshore utilizando os aerofólios NACA 4412 e Joukowski assimétrico de modo a obter a maior produção anual de energia e ser viável para fabricação. O método escolhido para este estudo foi o Free Vortex Wake, no qual foram realizadas análise de malha e validações do método e o código resultante. Contudo, ao avaliar os resultados locais (circulação, velocidade induzida, ângulo de ataque efetivo, torque e empuxo) e globais (potência, coeficiente de potência e produção anual de energia) foi concluído que a melhor configuração geométrica para o aerogerador é utilizar uma distribuição de corda linear e torção ótima com o aerofólio Joukowsky assimétrico, por obter baixos esforços de torque e empuxo ao longo da pá, ser de fácil fabricação e gerar alta produção anual de energiaAbstract: The design of wind turbine blades is considered important because they are responsible for converting the kinetic energy of the wind into mechanical energy. Therefore, several researches related to the optimal distribution of chord and twist have been performed. In addition, many computer codes are being developed and improved in order to present more accurate results with more information. Thus, this work aims to investigate five different geometric configurations of the blade of an onshore horizontal axis wind turbine using NACA 4412 and asymmetrical Joukowski airfoils in order to obtain the highest annual energy production and be viable for manufacturing. The method chosen for this study was Free Vortex Wake, in which mesh analysis and validation of the method and the resulting code were performed. However, when evaluating the local (circulation, induced velocity, effective angle of attack, torque and thrust) and global (power, power coefficient and annual energy production) results, it was concluded that the best geometric configuration for the wind turbine is to use a distribution of linear chord and optimal twist with the asymmetrical Joukowsky airfoil, as it obtains low torque and thrust efforts along the blade, is easy to manufacture and generates high annual energy productionDoutoradoTérmica e FluídosDoutor em Engenharia MecânicaCAPES88882.435180/2019-01[s.n.]Ismail, Kamal Abdel Radi, 1940-Henriquez Guerrero, Jorge RecarteScalon, Vicente LuizPadilha, AlcidesBizzo, Waldir AntônioUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASOkita, Willian Minoru, 1986-20222022-02-21T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (113 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/5021OKITA, Willian Minoru. Avaliação da configuração geométrica em aerogeradores de eixo horizontal utilizando o método free vortex wake. 2022. 1 recurso online (113 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/5021. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1246039Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-07-28T14:19:30Zoai::1246039Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2022-07-28T14:19:30Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false |
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