Estudo das estruturas turbulentas de grande escala no escoamento separado sobre uma seção de pá de turbina eólica, utilizando abordagem DES - Pinto, Gabriel Rodrigues [UNESP] (2025)
O comportamento aerodinâmico de seções de asas rotativas, especialmente próximas à raiz, difere significativamente daquele esperado para aerofólios fixos devido aos efeitos combinados das forças inerciais (Coriolis e centrífugas) e das forças aparentes. Esses efeitos resultam em um aumento substancial da sustentação, conhecido como aumento rotacional. A região da raiz das pás, onde esses efeitos são mais pronunciados ainda não é completamente compreendida. Este trabalho tem como objetivo investigar, por meio de simulações numéricas utilizando a abordagem Detached-Eddy Simulation (DES), o impacto da extensão do domínio na direção z e os efeitos da rotação nas características aerodinâmicas, bem como no desenvolvimento de grandes estruturas turbulentas na região de separação do escoamento sobre o aerofólio NREL S809, típico de pás de turbinas eólicas. O modelo de turbulência k-ω SST foi selecionado por sua capacidade de capturar com precisão os fenômenos turbulentos em regiões de separação, comuns em perfis aerodinâmicos de turbinas eólicas. Embora a hipótese de homogeneidade do escoamento na direção da envergadura não seja adequada para capturar o bombeamento centrífugo, ela permite uma análise detalhada dos mecanismos fundamentais responsáveis pelo aumento rotacional. O método adotado revelou a presença de estruturas turbulentas, como a instabilidade de Kelvin-Helmholtz, no escoamento sobre o aerofólio. A formação de vórtices associados a essa instabilidade gerou regiões de baixa pressão no extradorso do aerofólio, contribuindo para os picos nos valores dos coeficientes de arrasto (Cd) e sustentação (Cl). A inclusão do efeito de rotação no modelo levou a um aumento no Cl, atribuído ao fenômeno de aumento rotacional. Além disso, observou-se um retardamento no descolamento da camada limite e uma redução na região de recirculação, indicando uma maior estabilidade do escoamento.