Estudo e melhoramento de uma turbina hidrocinética multiestágio.

Abstract

O objeto de estudo neste trabalho é uma turbina hidrocinética cuja principal característica é o uso de rotores axiais em configuração multiestágio; isto é, instalados no mesmo eixo e, portanto, operando na mesma rotação. O projeto base da turbina corresponde ao chamado Grupo gerador “Poraquê”®, composto de rotores axiais de quatro pás com geometria plana, criado e ensaiado em laboratório por pesquisadores da Universidade Federal de Itajubá. Esta geometria do rotor é agora ensaiada numericamente utilizando a abordagem da Dinâmica de Fluidos Computacional, especificamente, o programa ANSYS® FLUENT™ V14. As condições de operação são de fluxo livre, ou seja, sem interação de paredes próximas, a diferença dos ensaios experimentais prévios. Os resultados indicam que o rotor axial “Poraquê” apresenta características de desempenho inferiores quando opera em fluxo livre. Isto significa que a proximidade com as paredes do canal hidráulico gerou efeitos de bloqueio (blockage effects) que, de acordo com a literatura, são responsáveis de incrementar a eficiência e reduzir a separação axial entre rotores. Utilizando os conceitos da teoria e projeto de turbomáquinas como a teoria da grade linear, a teoria da asa de sustentação e do equilíbrio radial, foi possível calcular uma nova geometria de rotor com melhores características de desempenho. O estudo finaliza mencionando que na operação do sistema deve-se incluir o estudo dos efeitos de parede, e aponta a novos aspectos a serem incluídos em tais aplicações no futuro.