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Tipo: Dissertação
Título: Estudo do melhoramento do desempenho de uma turbina eólica modelo Savonius através do uso de obstáculos arranjados em simetria para guiar a direção do fluxo de vento
Autor(es): Garcia, Juliano Roberto Alves
Primeiro Orientador: Felix, Jorge Luis Palacios
Primeiro coorientador: Cassol, Fabiano
Primeiro membro da banca: Petry, Adriane Prisco
Segundo membro da banca: Zancanaro Júnior, Flavio Vanderlei
Resumo: A produção de energia através do fluxo de vento tem se mostrado uma das mais atraentes em razão do seu custo-benefício, onde, as turbinas eólicas de eixo vertical têm se destacado em ambientes de baixa velocidade e variável direção do vento. Nesta perspectiva, o presente estudo teve como objetivo a análise do uso de obstáculos arranjados simetricamente com o intuito de dar uma direção preferencial do fluxo de vento, e assim aumentar a eficiência de produção energética de uma turbina tipo Savonius. Deste modo, as análises seguiram duas metodologias: um estudo numérico usando um software de simulação de CFD (Computational Fluid Dynamics) e um ensaio experimental utilizando um túnel de vento em uma única velocidade construído pelos próprios pesquisadores. A primeira investigação constituiu no estudo do comportamento do escoamento do vento ao passar pelos obstáculos proposto em seis diferentes ângulos de incidência, e por último, testou-se o uso e não uso do protótipo em três diferentes escalas na geração de energia através de uma turbina modelo Savonius. Todos os resultados experimentais trouxeram melhorias no aumento da produção energia de uma turbina Savonius convencional quando comparados ao não uso do protótipo, os melhores foram entre 85 de 95% (ângulos de 0 e 15 graus e suas respectivas simetrias em relação a incidência do vento), outro aspecto a ser ressaltado foi a não produção de energia na menor escala sem o uso dos obstáculos. Além disso, o fluxo de ar gerado na simulação numérica mostrou um campo de direções no mesmo sentido de rotação da turbina em todos os ângulos de incidência, desta forma evitando problemas de partida da turbina. Por fim, o protótipo mostrou-se atrativo às variações de direção do vento presente no ambiente natural, onde os ângulos de 30, 45 e 75 graus e suas simetrias mostraram aumentos entre 55 e 75 % e o ângulo de 60 graus entre 35 e 45%.
Abstract/Resumen: The production of energy through the wind has proved to be one of the most attractive in reason of its cost-effectiveness, where, the vertical axis wind turbines have been gaining prominence in low-speed and variable wind direction environments. In this perspective, the present study aimed to analyze the use of obstacles symmetrically arranged in order to guide a preferential direction on wind flow, thus increasing the energy production efficiency of a Savonius turbine. Hence, the analyzes occurred through two methodologies: a numerical study using CFD software (Computational Fluid Dynamics) and an experimental study using a wind tunnel with a single speed built by the researchers themselves. The first analysis constituted on the air flow behavior study when passed into the obstacles proposed in six different angles of incidence, and finally, we tested the use and non-use the prototype in three different scales to generate energy through a turbine Savonius model. All experimental results had improvements in the energy production increase of a conventional Savonius turbine when compared to the non-use of the prototype, the great ones were between 85 of 95% (angles of 0 and 15 degrees and their respective symmetries in relation to the wind incidence), another aspect to be emphasized was the non-production of energy on the smallest scale without the use of obstacles. In addition, the airflow generated in the numerical simulation showed a field of directions in the same direction of the turbine rotation at all angles of wind incidence, thus avoiding turbine start problems. Finally, the prototype proved to be attractive to the wind direction variations present in the natural environment, where the angles of 30, 45 and 75 degrees and their symmetries showed increases between 55 and 75% and the angle of 60 degrees between 35 and 45 %.
Palavras-chave: Fontes renováveis de energia
Fontes alternativas de energia
Energia eólica
Túneis de vento
Turbinas
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal da Fronteira Sul
Sigla da Instituição: UFFS
Faculdade, Instituto ou Departamento: Campus Cerro Largo
Nome do Programa de Pós Graduação : Programa de Pós-Graduação em Ambiente e Tecnologias Sustentáveis
Tipo de Acesso: Acesso Restrito
URI: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/6357
Data do documento: 2019
Nível: Mestrado
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Ambiente e Tecnologias Sustentáveis

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