dc.creator |
URRUTIA, Christian Jair Martínez |
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dc.date.issued |
2021-12-13 |
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dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3132 |
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dc.description.abstract |
This work evaluates the local analyzes of the flow field (2D) in a Darrieus-H vertical
axis hydrokinetic turbine, through computational fluid dynamics - CFD, considering the
insertion of an upstream blocking plate, in order to improve its performance curve. This type
of configuration is easy to implement in existing Darrieus-H hydrokinetic turbines, allowing
to accelerate and to direct the flow over the advancing blade, creating a low energy zone
upstream of the retarding blade which, in turn, works as a starting mechanism system. This
work is divided into three parts. The first provides a method for predicting the performance
curve of Darrieus runners with a low computational cost. The second part evaluates through
CFD the Darrieus-H hydrokinetic turbine designed by Patel, Eldho, & Prabhu, (2019) in a free
flow, also in the blocking plate configuration (also called anteparo) with the best performance
analyzed by them, and with the addition of several geometries of blocking plates on the
advancing blade with variation of the inclination angle. In third and last part of this work, a
turbine with a blocking plate, like the developed one with the highest efficiency, is designed
for two points located over the San Juan River in the department of Chocó in Colombia and is
computationally evaluated under its flow conditions. As a result, CFD analyzes demonstrate
that it is possible to increase the efficiency obtained with the free runner up to ~26% by
adding a straight angle blocking plate. However, with the growth of turbulence generated by
the flow acceleration of the San Juan River and the increase in the size of the runner with
straight blocking plate predicted for generation in this river, the gain in efficiency decreased,
showing that in this type of configuration the efficiency gain for high Reynolds number is
reduced. |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Turbina hidrocinética de eixo vertical |
pt_BR |
dc.subject |
Anteparo |
pt_BR |
dc.subject |
Coeficiente de interferência |
pt_BR |
dc.subject |
Coeficiente de potência |
pt_BR |
dc.subject |
Dinâmica de fluidos computacional |
pt_BR |
dc.subject |
Pá de retardo |
pt_BR |
dc.title |
Análise do escoamento em uma turbina hidrocinética tipo Darrieus-H dotada de anteparo à montante |
pt_BR |
dc.type |
Dissertação |
pt_BR |
dc.date.available |
2022-02-22 |
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dc.date.available |
2022-02-22T11:18:46Z |
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dc.date.accessioned |
2022-02-22T11:18:46Z |
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dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/1878623152412547 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
TIAGO, FILHO, Geraldo Lúcio |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/1838249887289555 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 |
BOTAN, Antônio Carlos Barkett |
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dc.contributor.advisor-co1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/6908757422729242 |
pt_BR |
dc.description.resumo |
Este trabalho avalia as análises locais do campo de escoamento (2D) em uma turbina
hidrocinética de eixo vertical tipo Darrieus-H, por meio da dinâmica dos fluidos
computacional (CFD, sigla em inglês), considerando a inserção de um anteparo à montante,
com o objetivo melhorar a sua curva de desempenho. Este tipo de configuração é de fácil
implementação em turbinas hidrocinéticas Darrieus-H existentes, permitindo acelerar e
direcionar o escoamento sobre a pá de avanço, criando uma zona de baixa energia à montante
da pá de retardo que, por sua vez, funciona como mecanismo de partida do sistema. Este
trabalho está dividido em três partes. A primeira fornece um método de predição da curva de
desempenho de rotores Darrieus com baixo custo computacional. A segunda parte avalia por
meio de CFD, a turbina hidrocinética Darrieus-H projetada por Patel, Eldho, & Prabhu,
(2019) em um escoamento livre, também na configuração com placa de bloqueio (também
chamada de anteparo), de melhor desempenho analisada pelos supracitados autores, e com a
adição de várias geometrias de anteparo sobre a pá de avanço com variação do ângulo
inclinação. Por último, é projetada uma turbina com anteparo, semelhante à que obteve maior
rendimento para dois pontos localizados sobre o rio San Juan no departamento do Chocó na
Colômbia e é avaliada computacionalmente sob as condições do seu escoamento. Como
resultado, as análises CFD demostram que é possível aumentar a eficiência obtida com o rotor
livre até em ~26% adicionado um anteparo de ângulo reto. No entanto, com crescimento da
turbulência gerada pela aceleração de escoamento do rio San Juan e o aumento no tamanho do
rotor com anteparo reto previsto para geração neste rio, o ganho no rendimento diminuiu,
mostrando que com este tipo de configuração se reduz o ganho de eficiência em valores
elevados de números de Reynolds. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
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dc.publisher.department |
IEM - Instituto de Engenharia Mecânica |
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dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia de Energia |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UNIFEI |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA::ENGENHARIA DE ENERGIA |
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dc.relation.references |
URRUTIA, Christian Jair Martínez. Análise do escoamento em uma turbina hidrocinética tipo Darrieus-H dotada de anteparo à montante. 2021.118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Energia) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2021. |
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