Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Tese
Título: Análise de fenômenos hidrodinâmicos adversos ao desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas
Autor(es): REZEK, Thiago Junqueira
Primeiro Orientador: CAMACHO, Ramiro Gustavo Ramirez
metadata.dc.contributor.advisor-co1: MANZANARES FILHO, Nelson
Resumo: O presente trabalho propõe diretrizes de projeto para mitigar efeitos hidrodinâmicos indesejáveis em turbinas hidrocinéticas e eólicas dotadas de difusor. A ocorrência de descolamento de camada limite nas superfícies sólidas situadas no interior das máquinas carenadas tende a ser prejudicial ao desempenho, com frequência prejudicando a captura de massa pela máquina e, consequentemente, degradando a potência gerada. Um conjunto de estudos envolvendo o projeto e simulação do desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas por meio do método de volumes finitos é apresentado. Nesses estudos, são discutidas as condições de ocorrência desses fenômenos hidrodinâmicos, seu impacto no desempenho do ponto de vista quantitativo e estratégias de projeto para evitá-los. Os resultados desses estudos mostram que os fenômenos hidrodinâmicos prejudiciais ao desempenho são sensíveis ao carregamento do rotor. Além disso, os estudos permitem observar que a presença de uma folga de topo moderada, em conjunto com uma geometria de rotor com a raiz da pá descarregada e uma condição de carregamento específica são benéficas ao desempenho de turbinas hidrocinéticas com difusor. Por fim, são apresentadas diretrizes para o projeto de turbinas carenadas com o objetivo de guiar o projetista desses equipamentos em direção a um projeto de alto desempenho.
Abstract: This work presents design guidelines to eliminate unwanted hydrodynamic effects on diffuser augmented hydrokinetic and wind turbines. The occurrence of boundary layer separation from the solid surfaces situated inside the diffuser tends to be detrimental for performance, frequently harming the mass flow capture and, consequently, decreasing the machine’s capacity to generate power. A set of studies involving the design and CFD simulation of diffuser-augmented turbines is presented. In these studies, the conditions of occurrence of these unwanted hydrodynamic effects, their impact on performance from the quantitative point of view and design strategies to avoid them are discussed. The results show that the harmful hydrodynamic phenomena are sensitive to rotor loading. Besides, the studies show that a moderate tip clearance, in conjunction with a rotor geometry with an unloaded blade root and a specific loading condition for the rotor are beneficial to the performance of diffuser augmented hydrokinetic turbines. Lastly, guidelines for the design of diffuser-augmented turbines are presented with the objective to guide the designer towards a high standard configuration.
Palavras-chave: Turbinas hidrocinéticas com difusor
Turbinas eólicas com difusor
Descolamento de camada limite
Coeficiente de potência
Difusor
Dinâmica dos fluidos computacional
Método dos volumes finitos
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4131
Data do documento: 1-Jul-2024
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