Análise paramétrica da geometria de winglets na eficiência aerodinâmica para uma pá de gerador eólico de eixo horizontal

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Ribeiro, Daniel Garcia
• 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: Winglets; Blade tip losses; Computational Fluid Dynamics (CFD); Eficiência de turbinas eólicas de eixo horizontal (HAWT); Fluidodinâmica computacional (CFD); Horizontal axis wind turbines performance; Vórtices de ponta de pá
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-22102020-104551/

A conversão de energia cinética do vento em energia elétrica, numa turbina eólica de eixo horizontal, é limitada por diversas perdas e, dentre elas, existem as perdas aerodinâmicas que ocorrem na ponta da pá em razão dos vórtices criados nesta mesma região. Embora existam diversos estudos sobre aplicação de dispositivos de ponta para a redução de tais vórtices e o aumento da eficiência de turbinas eólicas, ainda se fazem necessários estudos sobre determinados parâmetros de winglets e como eles influenciam nos coeficientes de potência e empuxo. Assim, este trabalho objetiva analisar, no software CFD ANSYS CFX®, o efeito da utilização de winglets e da variação do seu afilamento e da corda de sua raiz nos coeficientes aerodinâmicos de uma turbina eólica de eixo horizontal. As equações RANS são resolvidas em regime permanente, utilizando o modelo de turbulência κ - ω SST e com a metodologia moving reference frame. As simulações são validadas e comparadas com os resultados experimentais de um consórcio internacional denominado \"IEA Wind Task 29 Mexnext\". Foram estabelecidas 12 configurações diferentes de winglets e os resultados mostram que quanto maior o afilamento e menor a corda da raiz, maior é o aumento no coeficiente de potência e menor o aumento no coeficiente de empuxo, com valores máximos de 2,98% e 4,87% respectivamente, além de que tais alterações dependem do regime de operação da turbina. Ademais, foi observado que essas alterações ocorrem em razão do enfraquecimento dos vórtices de ponta de pá.