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Title in Portuguese: Análise tridimensional da interação fluido estrutura de uma turbina eólica off-shore através do método de multiplicadores de Langrage localizados
Title: Three-dimensional analysis of fluid interaction structure of an off-shore wind turbine using the localized langrage multiplier method
Author: Aguiar, André Luiz Ponte de
Advisor(s): Silva Júnior, Francisco Ilson da
Keywords: Engenharia mecânica
Multiplicadores de Lagrange
Método dos elementos finitos
Aerogeradores
Issue Date: 30-Sep-2016
Citation: AGUIAR, A. L. P. Análise tridimensional da interação fluido estrutura de uma turbina eólica off-shore através do método de multiplicadores de Langrage localizados. 2016. 57 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
Abstract in Portuguese: Dentro do contexto da produção de energia através de fontes alternativas, a Energia Eólica se destaca por utilizar a energia cinética dos ventos, originada da diferença de temperatura no planeta devido a incidência da luz solar, sendo, portanto uma fonte de energia renovável. Os equipamentos utilizados para captação de Energia Eólica são chamados de aerogeradores ou turbinas eólicas. Este trabalho teve como objetivo principal realizar uma análise estrutural em um modelo de aerogeradore off-shore do tipo monopile com foco na interação entre fluido e estrutura, assegurando a continuidade cinemática entre domínios distintos através do Método dos Multiplicadores de Lagrange, onde cada multiplicador torna-se uma força interna. Domínios intermediários denominados de película foram intepostas entre os domínios distintos em análise. Os pontos onde os nós da película foram postos são determinados através da Regra do Momento Zero e implementado no software Matlab, com malhas geradas no software ANSYS. Uma análise de resposta em frequência também foi realizada, para analizar a influência do fluido nas frequências do aerogerador. Foram obtidas as películas para as malhas tridimensionais para diferentes malhas, assegurando a continuidade cinemática e a influência do fluido nas frequências foi demonstrada através dos diagramas de Bode para diferentes alturas de fluido.
Abstract: In the context of energy production from alternative sources, Wind Energy is a renewable energy source since it stands out for using the kinetic energy of the wind originated from the temperature difference on the planet due to sunlight. The equipment used to capture wind energy is called wind turbine. This work had as main objective to perform a structural analysis in an offshore wind turbine model of the monopile type with focus on the interaction between fluid and structure by ensuring kinematic continuity between different domains through the Lagrange Multipliers Method, in which each multiplier becomes an internal force. Intermediate domains called frames were interposed between the different under analysis. The points where the frame nodes were put are determined through the Zero Moment Rule and implemented in Matlab, with meshes generated in ANSYS. A frequency response analysis was also performed to analyze the influence of the fluid on the wind turbine frequencies. The frames were obtained for the three-dimensional meshes for different ones, ensuring the kinematic continuity and the influence of the fluid in the frequencies was demonstrated through the Body diagrams for different heights of fluid.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/24119
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