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Título: Análise do desempenho aerodinâmico do perfil das pás de uma hélice de um aerogerador
Autor: Correia, Helder Filomeno
Orientador: Soares, Armando da Assunção
Palavras-chave: Interação fluido/estrutura
energia eólica
Data: 30-Abr-2020
Resumo: As necessidades energéticas crescentes têm levado a uma procura cada vez maior de fontes energéticas com baixo impacto ambiental. Dentro das fontes de energia renováveis a energia eólica tem ganho algum destaque. Assim o aumento do tamanho e altura dos aerogeradores para obtenção de maiores potências é uma consequência natural da evolução tecnológica dos aerogeradores, o que requer uma maior complexidade no design e na aerodinâmica das pás, pois o aumento do volume dos perfis das pás aumenta as perdas aerodinâmicas, principalmente para baixos ângulos de ataques e na região perto da raiz da pá, onde os perfis geométricos das pás (aerofólios) tem que ser maiores de modo a garantirem a estabilidade estrutural com a desvantagem de serem mais espessos e possuírem uma maior resistências ao vento, neste sentido os projetos de aerogeradores requerem um estudo complexo de possíveis combinações de aerofólios de modo a otimizar as potências eólicas retiradas ao vento Como forma de complementar o estudo da aerodinâmica das pás dos aerogeradores, neste trabalho é analisado o comportamento aerodinâmico dos perfis geométricos das pás quando expostas ao fluxo de vento para diferentes condições e posteriormente é feito um estudo numérico do escoamento do vento sobre o perfil 3D de uma pá de uma turbina GE 1.5XLE, constituída por aerofólios S818, S825 e S826. A interação do vento com o perfil aerodinâmico das pás do aerogerador é simulada recorrendo ao modelo turbulento k-w SST disponibilizado pelo software Fluent. Na primeira parte estuda-se o comportamento aerodinâmico dos aerofólios S818, S825 e S826 através dos coeficientes de resistência, de sustentação, de pressão bem como os campos de pressão, de velocidades e respetivas linhas de corrente. Na segunda parte utilizam-se simulações do escoamento do vento com velocidades de 12,0 m/s e 15,16 m/s em torno de uma pá do aerogerador de modo a realizar-se uma análise geral da eficiência do aerogerador estudado. Os resultados são comparados com modelos teóricos e com dados das especificações do fabricante.
The increasing energy needs have led to a growing demand for energy sources with low environmental impact. Within the renewable energy sources, wind energy has gained some prominence. Thus, increasing the size and height of wind turbines to achieve higher power is a natural consequence of the technological evolution of wind turbines, which requires greater complexity in blade design and aerodynamics. An increase in volume of blade profiles increases the losses of aerodynamics, especially at low angles of attack and in the region near the root of the blade, where the geometric profiles of the blades (airfoils) must be larger to ensure structural stability with the disadvantage of being thicker and having greater resistance. In this regard, wind turbine designs require a complex study of airfoil combinations to optimize the wind power taken from the wind. As a complement to the study of the aerodynamics of the wind turbine blades, this work analyzes the aerodynamic behavior of the geometric profiles of the blades when exposed to the wind flow for different conditions and then a numerical study of the wind over the 3D profile of the GE 1.5xle turbine blade, which consisting of S818, S825 and S826 airfoils. The interaction of wind with the aerodynamic profiles of the blades is simulated using the k-w SST turbulent model provided by Fluent software. In the first part, the aerodynamic behavior of the S818, S825 and S826 airfoils is studied through the coefficients of resistance, lift, pressure and the pressure fields, velocities and their current lines. In the second part, wind flow simulations are used at speeds of 12.0 m / s and 15.16 m/s around a wind turbine blade in order to perform a general analysis of the efficiency of the studied wind turbine. Results are compared with theoretical models and data given in the manufacturer specifications.
Descrição: Dissertação de Mestrado em Engenharia de Energias Renováveis
URI: http://hdl.handle.net/10348/9989
Tipo de Documento: Dissertação de Mestrado
Aparece nas colecções:DENG - Dissertações de Mestrado
TD - Dissertações de Mestrado

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