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Title: Análise de um aerogerador de eixo vertical utilizando o método do cilindro atuador e a dinâmica de fluídos computacional (CFD)
Other Titles: Analysis of a vertical axis wind turbine using the actuator cylinder method and computational fluid dynamics (CFD)
Authors: Santos, Guilherme Martins dos
Keywords: Energia Eólica;Wind Energy;Aerogerador;Wind Turbine;Turbina de Eixo Vertical;Vertical Axis Wind Turbine;Cilindro Atuador;Actuator Cylinder;CFD;CFD
Issue Date: 4-Jul-2018
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: AMARANTE, O.A.C; BROWER, M; ZACK, J; SÁ, A.L. Atlas do Potencial Eólico Brasileiro. 1. ed. Brasília, 2001. AMARANTE, O.A.C; SILVA, F.J.S; FILHO, L.G.R. Potencial Eólico do Estado do Rio Grande do Norte. 1. ed. Rio Grande do Norte. 2003. BALDASSARRA, G. Multi-dimensional CFD Simulation of a H-type Darrieus Vertical-Axis Wind Turbine with OpenFOAM. Milano, Italia: 2015. 151 f. Tesi di laurea – Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazion. Catálogo de Imagens. Pixabay. Disponível em: < https://pixabay.com/en/wind-power-energy-193661/>. Acesso em 10 de maio de 2018. Catálogo Razec 266. Enersud. Disponível em: < http://www.enersud.com.br/downloads/Folder_Razec_266.pdf>. Acesso em 03 de Fevereiro de 2018. FARRASHKHALVAT, M; MILES, J.P. Basic Structured Grid Generation. 1. ed. Oxford, United Kingdom: Elsevier Science, 2003. FERREIRA, C. S; MADSEN, H. A; BARONE, M; ROSCHER, B; DEGLAIRE, P; ARDUIN, I. Comparison of Aerodynamic Models for Vertical Axis Wind Turbines Journal of Physics: Conference Series, 524, 2014. FROUDE, R.E. On the part played in propulsion by difference in pressure. Transaction of the Institute of Naval Architects, 1889, pp. 390–423. GOUVEIA, Y.C.S. Construção de um Parque Eólico Industrial. Lisboa, Portugal: 2013. 123 f. Tese de Mestrado – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa HANSEN, C. AirfoilPrep. National Renewable Energy Laboratory – NWTC Information Portal. Disponível em: < https://nwtc.nrel.gov/AirFoilPrep>. Acesso em: 04 de Novembro de 2017. HUSKEY, A; BOWEN, A; JAGER, D. Wind Turbine Generator System Power Performance Test Report for the Mariah Windspire 1-kW Wind Turbine. Technical Report NREL/TP-500-46192. National Renewable Energy Laboratory, 2009. JHA, A. R. Wind Turbine Technology. Boca Raton, USA: CRC Press, 2011. KOUATCHOU, J. Basic Comparison of Python, Julia, Matlab, IDL and Java (2018 Edition). Modeling Guru – National Aeronautics and Space Administration, USA, February 5th, 2018. Disponível em: <https://modelingguru.nasa.gov/docs/DOC-2676>. Acesso em 08 de Fevereiro de 2017. LI, A. Double actuator cylinder (AC) model of a tandem vertical-axis wind turbine (VAWT) counter-rotating rotor concept operating in different wind conditions. Lyngby, Denmark: 2017. 254 f. Master Thesis – European Wind Energy Master. MADSEN, H.A. The Actuator Cylinder – A Flow Method for Vertical Axis Wind Turbines. Aalborg, Denmark: 1982. 57 f. PhD thesis – Aalborg University Centre. MADSEN, H; LARSEN, T; VITA, L; PAULSEN, U. Implementation of the Actuator Cylinder Flow Model in the HAWC2 Code for Aeroelastic Simulations on Vertical Axis Wind Turbines. Techical Report AIAA 2013-0913. 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting, Grapevine, Texas, 2013. MALISKA, C.R. Transferência de Calor e Mecânica dos Fluídos Computacional. 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1995. Mariah Windspire. Windworks. Disponível em: < http://www.wind-works.org/cms/index.php?id=551>. Acesso em 17 de Março de 2018. Model Ship Placement for Ocean Decor | GoNautical Design and More. GoNautical, 3 de Maio de 2017. Disponível em: <http://gonautical.com/blog/model-ship-placement-ocean-decor-gonautical-design/>. Acesso em: 13 de Abril de 2018. Moinhos de vento de Montedor. Info Carreço, 27 de Junho de 2013. Disponível em: <http://infocarreco.blogspot.com/2013/06/moinhos-de-vento-de-montedor.html>. Acesso em: 13 de Abril de 2018. NING, A. Actuator Cylinder Theory for Multiple Vertical Axis Wind Turbines. Wind Energy Science. v.1 p. 327-340, 2016. RANKINE, W.J.M. On the mechanical principles of the action of propellers. Transaction of the Institute of Naval Architects, 1865, pp. 13–39. ROSHER, B. Structural Optimization of a Vertical Axis Wind Turbine with Aeroelastic Analysis. Delft, Netherlands: 2014. 162 f. Master Thesis – European Wind Energy Master. SPALART, P.R; ALLMARAS, S.R. A one-equation turbulence model for aerodynamic flows. Technical Report AIAA-92-0439. American Institute of Aeronautics and Astronautics. 1992. TINGEY, E; NING, A. Parameterized Vertical-Axis Wind Turbine Wake Model Using CFD Vorticity Data. San Diego, CA: ASME Wind Energy Symposium, 2016. Vertical Axis Wind Turbine. Wikipedia. Disponível em: < https://en.wikipedia.org/wiki/Vertical_axis_wind_turbine>. Acesso em 14 de Maio de 2018.
Portuguese Abstract: A produção de energia elétrica proveniente de fontes renováveis vem crescendo na matriz energética mundial. Isso se dá pelo crescente investimento em pesquisas e melhoramento das tecnologias. No cenário das energias renováveis, a energia eólica se destaca pela escala de produção das máquinas. Dois modelos de turbina se destacam nesse contexto, as de eixo vertical e as de eixo horizontal, sendo a última mais adotada comercialmente. Turbinas de eixo vertical, no entanto, possuem características que, para determinadas aplicações, apresentam vantagens. A modelagem de seu comportamento para redução dos custos de projeto, porém, ainda necessita de melhorias. A compreensão desses modelos se faz necessária para que novas pesquisas sejam desenvolvidas. A teoria do cilindro atuador vem ganhando destaque nos últimos anos por conseguir resultados com baixo erro utilizando pouco poder computacional. Busca-se também a utilização da fluidodinâmica computacional para obtenção de valores mais precisos. Objetivando o estudo do comportamento de uma turbina de eixo vertical, é necessária a compreensão e validação da teoria do cilindro atuador e melhoria dos resultados utilizando simulações numéricas com o auxílio do software livre de CFD, OpenFOAM.
Abstract: The energy production coming from renewable sources is growing in the world energy matrix. This is due to the investment in research and technology improvement. In the renewable energy scenario, wind energy is distinguished by the scale of production of the machines. Two models of turbine stand out in this context, the vertical and horizontal axis, the last one being more commercially adopted. Vertical-axis turbines, however, have characteristics that, for certain applications, have advantages. Modeling its behavior to reduce design costs, however, still needs improvement. The understanding of these models is necessary for new research to be developed. The actuator cylinder theory has been gaining prominence in recent years for achieving results with low error and using less computational power. It is also sought the use of computational fluid dynamics to obtain more accurate values. In order to study the behavior of a vertical axis turbine, it is necessary to understand and validate the actuator cylinder theory and improve the results using numerical simulations with help of the free CFD software, OpenFOAM.
URI: http://monografias.ufrn.br/jspui/handle/123456789/6922
Other Identifiers: 2016007820
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