Modelagem e simulação numéricas aplicadas à energia eólica: parte da proposta HPCWE submetida à chamada H2020-FETHPC-2018-2020

• Processo: 19/01507-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2019
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2021
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Acordo de Cooperação: União Europeia (Horizonte 2020)
• Pesquisador responsável: Bruno Souza Carmo
• Beneficiário: Bruno Souza Carmo
• Pesquisador Responsável no exterior: Xuerui Mao
• Instituição Parceira no exterior: University of Nottingham, University Park, Inglaterra
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Alberto Luiz Serpa ; Alfredo Gay Neto ; Christopher Reiner Vogel ; Dan Henningson ; Ernani Vitillo Volpe ; Felipe Mendonça Pimenta ; Guilherme Rosa Franzini ; Gustavo Roque da Silva Assi ; João Luiz Filgueiras de Azevedo ; Mauricio Barbosa de Camargo Salles ; Richard Willden ; Rodrigo Costa Moura ; Sandeep Saha
• Assunto(s): Energia renovável Energia eólica Modelos matemáticos Interação fluido-estrutura Simulação numérica Otimização
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Energia Eólica | esteiras | interação fluido-estrutura | Modelagem Numérica | otimização | Simulação Numérica | Energias Renováveis

Resumo

A geração de energia a partir de fontes renováveis está se tornando mais comum e importante devido à preocupação com os impactos ambientais relacionados a outras fontes de energia, combinada com os investimentos em pesquisa e desenvolvimento que vem levando a uma redução de custos das fontes renováveis. Grande parte da energia renovável gerada no mundo é de origem eólica, e espera-se que essa parcela cresça ainda mais nos próximos anos. Apesar dos consideráveis desenvolvimentos tecnológicos em energia eólica que ocorreram nos últimos anos, ainda existem muitas questões de pesquisa em aberto, principalmente porque a indústria está gradualmente mudando o seu foco para parques eólicos maiores, com turbinas maiores, implantadas em diferentes locais (por exemplo, flutuando no mar) e impondo novos desafios tecnológicos e econômicos, como a extensão da vida útil e a fornecimento de energia de melhor qualidade à rede do que anteriormente. Muitas dessas questões podem ser parcialmente ou totalmente respondidas com o auxílio de modelagem e simulação numéricas. Além disso, esses modelos numéricos podem ser empregados como ferramentas de projeto para novos equipamentos e instalações.Neste projeto de pesquisa pretendem-se desenvolver modelos numéricos e técnicas de computação de alto desempenho modernas para apoiar a exploração sustentável da energia eólica. As atividades do projeto podem ser agrupadas em dois diferentes fluxos de trabalho. No primeiro, investigaremos fenômenos de larga escala e empregaremos a abordagem disco / linha atuador(a) para modelar as turbinas. Os principais produtos deste fluxo de trabalho serão modelos numéricos altamente precisos para investigar as interações e interferência de esteiras de turbinas eólicas, ferramentas de otimização do layout de parques eólicos e estratégias para o controle integrado ótimo de turbinas eólicas de um parque. No segundo fluxo de trabalho, desenvolveremos modelos numéricos que considerem em detalhe a geometria das pás e a flexibilidade das estruturas. Com estes modelos, faremos simulações numéricas de grandes turbinas eólicas, incluindo exemplos flutuantes em alto-mar, e desenvolveremos ferramentas de projeto para turbinas de maré e turbinas eólicas de pequeno porte. Este projeto será considerado contrapartida da FAPESP, como parte de um projeto já aprovado na iniciativa H2020 da União Europeia, focada em computação de alto desempenho (Proposta HPCWE, número SEP-210516159, chamada H2020-FETHPC-2018-2020). (AU)

Publicações científicas

(6)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

DE OLIVEIRA, MARIELLE; PURACA, RODOLFO C.; CARMO, BRUNO S.. A study on the influence of the numerical scheme on the accuracy of blade-resolved simulations employed to evaluate the performance of the NREL 5 MW wind turbine rotor in full scale. ENERGY, v. 283, p. 17-pg., 2023-11-15. (18/26207-4, 19/01507-8)

LIU, LUOQIN; FRANCESCHINI, LUCAS; OLIVEIRA, DANIEL F.; GALEAZZO, FLAVIO C. C.; CARMO, BRUNO S.; STEVENS, RICHARD J. A. M.. Evaluating the accuracy of the actuator line model against blade element momentum theory in uniform inflow. WIND ENERGY, v. 25, n. 6, p. 14-pg., 2022-03-23. (19/01507-8)

KLEINE, V. G.; FRANCESCHINI, L.; CARMO, B. S.; HANIFI, A.; HENNINGSON, D. S.; IOP PUBLISHING LTD. Stability of Floating Wind Turbine Wakes. WAKE CONFERENCE 2021, v. 1934, p. 11-pg., 2021-01-01. (19/01507-8)

KLEINE, V. G.; FRANCESCHINI, L.; CARMO, B. S.; HANIFI, A.; HENNINGSON, D. S.. The stability of wakes of floating wind turbines. Physics of Fluids, v. 34, n. 7, p. 21-pg., 2022-07-01. (19/01507-8)

PURACA, RODOLFO CURCI; CARMO, BRUNO SOUZA. Analysis of wind turbine blade aerodynamic optimization strategies considering surface degradation. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 43, n. 10, OCT 2021. (19/01507-8)

BONI CRUZ, LUIS EDUARDO; CARMO, BRUNO SOUZA. Wind farm layout optimization based on CFD simulations. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 42, n. 8, JUL 27 2020. (19/01507-8)