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Estudo experimental sobre a influência da altura do rotor em relação ao solo e a rugosidade do terreno no desempenho de turbinas de eixo horizontal
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/891596
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Oliveira, Taygoara Felamingo de | - |
| Autor(es): dc.creator | Medeiros, Guilherme Tabatinga | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2024-10-23T15:46:22Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2024-10-23T15:46:22Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2024-07-08 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2024-07-08 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2024-07-08 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2023-02-16 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/48613 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/891596 | - |
| Descrição: dc.description | Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2023. | - |
| Descrição: dc.description | Nos escoamentos através de turbinas eólicas de eixo horizontal, dois elementos que afetam as condições de conversão de energia são a altura do rotor em relação ao solo e a rugosidade do terreno. O presente trabalho apresenta um estudo experimental sobre a influência desses dois fatores na curva de potência de modelos em escala reduzida de turbinas de eixo horizontal. Os experimentos foram realizados no túnel de vento do Laboratório de Energia e Ambiente da UnB. São avaliadas três alturas diferentes e duas condições de rugosidade da superfície da seção de testes. A técnica de anemometria de fio quente é utilizada para determinar o perfil de velocidade longitudinal média e intensidade de turbulência em regiões específicas de interesse no escoamento. Para simular um terreno rugoso, correntes foram instaladas sobre a superfície originalmente lisa da seção de testes do túnel. Observou-se que, para a superfície lisa, existe a influência simultânea de dois mecanismos concorrentes em relação à geração de potência pelo rotor: o confinamento parcial do escoamento, observado à medida que o rotor se aproxima da superfície, com tendência de elevar o coeficiente de potência; e o déficit de velocidade média na camada limite sobre a superfície do túnel, que tende a reduzir o coeficiente de potência. Identificou-se que quando a altura da turbina é próxima da mínima altura possível em relação à superfície, o confinamento parcial do escoamento eleva a velocidade média através do rotor, resultando em um expressivo aumento do coeficiente de potência, em comparação ao caso em que a turbina está livre da influência do solo. Por outro lado, em alturas intermediárias, o déficit de velocidade do escoamento na camada limite prevalece e uma redução do coeficiente de potência é observada. O estudo considerando uma superfície rugosa indicou que a rugosidade pode alterar de maneira significativa a dinâmica observada na situação em que a superfície é lisa. Quando há rugosidade, a elevação de potência para o caso com menor altura não foi observada nos mesmos níveis. Todos os resultados são discutidos em articulação com os campos de velocidade média e intensidade de turbulência do escoamento a montante e a jusante do rotor. Conclui-se, do presente estudo, que o uso de turbinas eólicas com torres muito altas, para isolar o rotor da influência do terreno, não é necessariamente vantajosa, quando apenas a geração de energia é considerada. | - |
| Descrição: dc.description | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). | - |
| Descrição: dc.description | In horizontal-axis wind turbines, two elements that influence energy conversion are the height of the rotor in relation to the ground and the roughness of the terrain. The present work presents an experimental study on the influence of these two factors on the power curve of small-scale models of horizontal axis turbines. The experiments were carried out in the wind tunnel of the Laboratory of Energy and Environment at UnB. Three different heights and two surface roughness conditions are evaluated. The hot wire anemometry technique is used to determine the mean longitudinal velocity and turbulence intensity in specific regions of interest in the flow. To simulate a rough terrain, chains were installed over the originally smooth surface of the wind tunnel test section. We have noticed that, for the smooth surface, two competing mechanisms which alter power generation by the rotor take place: the partial confinement of the flow, observed as the rotor approaches the surface, with a tendency to increase the power coefficient; and the velocity deficit in the boundary layer over the tunnel surface, which tends to reduce the power coefficient. It was identified that when the height of the turbine is close to the minimum possible height in relation to the surface, the partial confinement of the flow increases the average velocity through the rotor, resulting in an expressive power coefficient elevation, compared to the case in which the turbine is in the far field from the ground. On the other hand, at intermediary heights, the flow velocity deficit in the boundary layer overcame the flow confinement and leads to a reduction of the power coefficient. The study considering a rough ground surface indicated that roughness can significantly change the dynamics observed in a situation where the surface is smooth. When there is roughness, the power elevation observed for the case with lower height does not occur at the same levels. All results are discussed in conjunction with fields of flow average velocity and turbulence intensity upstream and downstream rotor. The present study leads to the conclusion that using very high towers to isolate the rotor from the ground’s influence is not necessarily beneficial when only energy generation is considered. | - |
| Descrição: dc.description | Faculdade de Tecnologia (FT) | - |
| Descrição: dc.description | Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM) | - |
| Descrição: dc.description | Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Idioma: dc.language | pt_BR | - |
| Direitos: dc.rights | Acesso Aberto | - |
| Direitos: dc.rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data. | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Turbinas eólicas | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Escoamento (Engenharia) | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Rugosidade | - |
| Título: dc.title | Estudo experimental sobre a influência da altura do rotor em relação ao solo e a rugosidade do terreno no desempenho de turbinas de eixo horizontal | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | livro digital | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional – UNB | |
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