Análise numérica de turbinas eólicas de eixo vertical tipo Darrieus com suportes inclinados

Abstract

Análise numérica de turbinas eólicas de eixo vertical tipo Darrieus com suportes inclinados Emrelaçãoasturbinaseólicasdeeixohorizontal(TEEH),asturbinaseólicasdeeixovertical (TEEV) emitem menos ruídos, são mais agradáveis esteticamente e se comportam melhor em regiões de turbulência, pois o direcionamento do vento não é um fator determinante para o funcionamento satisfatório deste tipo de turbina, adequando-se ao uso urbano e semi-urbano. No entanto, possuem uma partida lenta e ineficiente, necessitando quase sempre de mecanismos auxiliares no início de sua rotação. O trabalho tem como principal objetivo a otimização de uma TEEV, com foco no ganho de torque de partida advindo de suportes aerodinâmicos e inclinados. Diante disto, com o auxílio do uso de ferramentas computacionais, uma TEEV com suportes inclinados é otimizada via simulação numérica e pontos de alto e baixo desempenho durante a rotação da máquina são discutidos. Este procedimento foi realizado prezando pelo baixo dispêndio de tempo computacional e a alta qualidade de malha. Sendo assim, todas as malhas geradas são estruturadas e passaram por um extenso estudo de discretização espacial. Uma análise de extensão de domínio computacional também foi realizado. A partir destes estudos até então bidimensionais, uma malha tridimensional foi construída e validada, para só então se iniciar o processo de otimização da turbina com suportes inclinados. O ICEM CFD e o FLUENT do pacote ANSYS(cid:13)R foram utilizados para geração de malha e simulação, respectivamente. Ao final do trabalho, são registrados os ganhos de potência do modelo com suportes aerodinâmicos em relação ao modelo de suportes retangulares. Estes ganhos são visíveis em todas as faixas de rotação, com destaque para regiões próximas ao pico da curva de potência, com ganho de aproximadamente 32,23% para o coeficiente de potência (C ). Para a menor taxa p de velocidade simulada, o ganho de C foi de aproximadamente 241,11%. A rotação para p início de geração de torque foi reduzida cerca de 37,242 RPM, com a implementação dos suportes aerodinâmicos. Palavras-chaves: TEEV; Energia Eólica; CFD; ANSYS; FLUENT