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Title in Portuguese: Levantamento de curvas de eficiência de aerogeradores de 3m de diâmetro utilizando modelos de turbulência RANS de uma e duas equações com comparação experimental
Title: Survey of efficiency curves of a 3m diameter wind turbine using one and two equations RANS turbulence models with experimental comparison
Author: Carneiro, Francisco Olimpio Moura
Advisor(s): Rocha, Paulo Alexandre Costa
Co-advisor(s): Silva, Maria Eugênia Vieira da
Keywords: Engenharia mecânica
Dinâmica dos fluidos
Energia (mecânica)
Issue Date: 28-Feb-2011
Citation: CARNEIRO, F. O. M. Levantamento de curvas de eficiência de aerogeradores de 3m de diâmetro utilizando modelos de turbulência RANS de uma e duas equações com comparação experimental. 2011. 82 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011.
Abstract in Portuguese: Realizou-se o levantamento de curvas de eficiência utilizando odelos numéricos RANS de uma e duas equações para um erogerador com 3m de diâmetro, utilizando pás projetadas para operar em diferentes condições de λ com perfis NACA 0012, 4412 e 6412. A parametrização da geometria da malha para a dimensão do rotor, juntamente com a parametrização do refinamento frente à capacidade dos modelos RANS obteve a independência da malha à solução. Posteriormente a análise numérica realizou a comparação do melhor resultado – pá projetada λ=6 com o perfil NACA 6412 – com dados experimentais. O aparato experimental foi capaz de coletar dados de rotação e torque do rotor simultaneamente com a medição da velocidade do vento, no qual foi obtido um valor máximo de eficiência de aproximadamente 25% e uma faixa de operação limitada a λ=6. Conclui-se que os modelos fornecem boa precisão em predizer a faixa operacional de λ, no entanto os valores de Cp foram subestimados. O modelo k-ω SST apresentou o melhor resultados dentre todos.
Abstract: A survey was conducted, consisting of efficiency curves applying RANS turbulence numerical models of one and two equations for a wind turbine with a diameter of 3m, using blades designed to operate under different λ with NACA 0012, 4412 and 6412 profiles. The parameterization of the mesh geometry to the size of the rotor, together with the parameterization of the refinement level compared to the ability of RANS models reached independence from the grid to the solution. Later, a numerical analysis was performed to compare the best result – a blade designed to operate under λ = 6 with the NACA 6412 profile - against experimental data. The experimental apparatus was able to collect data rotation and torque of the rotor simultaneously with the measurement of wind velocity, which obtained a maximum efficiency of approximately 25% and an operating range limited to λ = 6. It can be concluded that the models provide good accuracy in predicting the operating range of λ, however the values of Cp were underestimated. The k-ω SST model showed the best results among all.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15916
metadata.dc.type: Dissertação
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