Análise do escoamento em uma turbina hidrocinética tipo Darrieus-H dotada de anteparo à montante

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: URRUTIA, Christian Jair Martínez
• Orientador(a): TIAGO, FILHO, Geraldo Lúcio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia de Energia
• Departamento: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Turbina hidrocinética de eixo vertical; Anteparo; Coeficiente de interferência; Coeficiente de potência; Dinâmica de fluidos computacional; Pá de retardo
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA::ENGENHARIA DE ENERGIA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3132

Este trabalho avalia as análises locais do campo de escoamento (2D) em uma turbina hidrocinética de eixo vertical tipo Darrieus-H, por meio da dinâmica dos fluidos computacional (CFD, sigla em inglês), considerando a inserção de um anteparo à montante, com o objetivo melhorar a sua curva de desempenho. Este tipo de configuração é de fácil implementação em turbinas hidrocinéticas Darrieus-H existentes, permitindo acelerar e direcionar o escoamento sobre a pá de avanço, criando uma zona de baixa energia à montante da pá de retardo que, por sua vez, funciona como mecanismo de partida do sistema. Este trabalho está dividido em três partes. A primeira fornece um método de predição da curva de desempenho de rotores Darrieus com baixo custo computacional. A segunda parte avalia por meio de CFD, a turbina hidrocinética Darrieus-H projetada por Patel, Eldho, & Prabhu, (2019) em um escoamento livre, também na configuração com placa de bloqueio (também chamada de anteparo), de melhor desempenho analisada pelos supracitados autores, e com a adição de várias geometrias de anteparo sobre a pá de avanço com variação do ângulo inclinação. Por último, é projetada uma turbina com anteparo, semelhante à que obteve maior rendimento para dois pontos localizados sobre o rio San Juan no departamento do Chocó na Colômbia e é avaliada computacionalmente sob as condições do seu escoamento. Como resultado, as análises CFD demostram que é possível aumentar a eficiência obtida com o rotor livre até em ~26% adicionado um anteparo de ângulo reto. No entanto, com crescimento da turbulência gerada pela aceleração de escoamento do rio San Juan e o aumento no tamanho do rotor com anteparo reto previsto para geração neste rio, o ganho no rendimento diminuiu, mostrando que com este tipo de configuração se reduz o ganho de eficiência em valores elevados de números de Reynolds.