Influência do perfil da borda e da razão de afastamento das pás na eficiência do rotor Savonius

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Cavalcante, Yan Felipe de Oliveira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Blade edge; Borda de pá; Gap ratio; Numerical simulation; Razão de afastamento; Savonius; Simulação numérica; VAWT
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/106/106134/tde-23082021-173005/

A preocupação com as mudanças climáticas, bem como a busca de reduzir o consumo de combustíveis fósseis e a incerteza sobre a segurança energética enfatizam o crescente valor das energias renováveis, sendo a geração de energia limpa um dos 17 Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (ODS). Enquanto o aproveitamento energético dos ventos tem crescido nos últimos anos, o setor eólico ainda apresenta um grande potencial inexplorado no campo da geração distribuída. Nesse sentido, cabe ressaltar que as turbinas Savonius podem se apresentar como solução, por necessitar de ventos com baixa velocidade. Alterando os parâmetros de geometria no rotor e suas características aerodinâmicas pode-se avaliar a variação de eficiência do rotor Savonius. Dessa forma, o objetivo principal deste trabalho é analisar a influência da alteração na eficiência do rotor com a adoção diferentes de perfis de bordas da pá em relação à borda plana, e diferentes razões de afastamento da pá em relação ao afastamento nulo. Por fim, aferir a influência de características do escoamento do fluido no desempenho do rotor, através das imagens geradas pelos ensaios computacionais, compreendendo o comportamento do fluido. A metodologia utilizada é a simulação numérica baseada no Método de Volumes Finitos (MVF), utilizando a licença acadêmica do software comercial Ansys Fluent©, o qual resolve as equações de conservação utilizando o modelo de turbulência k-épsilon realizable. Realizado o estudo de convergência da malha, obteve-se um índice de convergência próximo ao valor considerado ideal, indicando que a solução da simulação está dentro de um intervalo de convergência. A análise dos principais parâmetros de desempenho do rotor Savonius é análoga a resultados experimentais e simulações numéricas realizadas por outros autores, e mostrou que os resultados deste estudo são bastante representativos do fenômeno analisado. O perfil da borda apresenta influência de aproximadamente 5% no desempenho do rotor. E a razão de afastamento nulo resulta o maior desempenho. Assim, é possível constatar que variações simples e de baixo custo na geometria do rotor Savonius são capazes de aperfeiçoar seu desempenho.