Mecânica, estocástica e controle com acoplamento de códigos: otimização de fazendas terrestres ou oceânicas de turbinas eólicas com pás flexíveis através da ótica de sistemas multi-corpos

• Processo: 20/13362-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de dezembro de 2020 - 28 de fevereiro de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Convênio/Acordo: ANR
• Pesquisador responsável: Paulo de Mattos Pimenta
• Beneficiário: Paulo de Mattos Pimenta
• Pesq. responsável no exterior: Adnan Ibrahimbegovic
• Instituição no exterior: Université de Technologie de Compiègne (UTC), França
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Alfredo Gay Neto ; Eduardo de Morais Barreto Campello
• Pesquisadores associados: Celso Jaco Faccio Júnior ; Cinthia Andreia Garcia Sousa ; Gustavo Canário Gomes ; Matheus Lucci Sanchez
• Assunto(s): Mecânica computacional Controle estocástico Controle Aerogerador Estruturas offshore Turbinas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Computational Mechanics | control | In-Land Farms of Wind Turbines | Multi-body-systems | Offshore | Shell and beam models | Turbines with Flexible Blades | Mecãnica Computacional

Resumo

Com a busca de energias renováveis, a Comunidade Europeia lançou o grande desafio de entrega de instalações de turbinas eólicas que podem fornecer 10MW de energia elétrica por ano, duplica a capacidade máxima atual na Europa. O principal objetivo desta proposta é fazer com que um aumento viável explorando o ponto de vista do sistema com as fazendas de turbinas eólicas e inovações tecnológicas de pás como estruturas flexíveis ou sistemas multicorpos. Nós procuramos significativamente melhorar o sistema atualmente dominante de turbinas eólicas com lâminas rígidas, desenvolvido para locais offshore (na Dinamarca e no norte da Alemanha) que oferecem condições quase ideais de ventos constantes. Para muitos outros locais em terra, este sistema está longe de ter um ótimo desempenho, principalmente porque fica ocioso esperando a velocidade do vento operacional. O objetivo de trazer o desempenho ótimo de turbinas eólicas para velocidades de vento variáveis em ambos os locais em terra e offshore oferece benefícios claros com interesse direto tanto para a França quanto para o Brasil, dadas suas longas linhas costeiras e grandes locais no interior dedicados a agricultura. Acelerar a inovação neste domínio requer o desenvolvimento de uma nova modelagem preditiva e ferramentas de validação para Estrutura e Mecânica dos Fluidos, juntamente com sua Interação, buscando sinergia entre métodos que são principalmente desenvolvidos separadamente na França por duas comunidades, Mecânica e Matemática Aplicada. Além disso, propomos uma abordagem que depende de um domínio de excelência na UTC e que se refere ao sistema de sistemas, que possui um potencial significativo para o avanço no fornecimento de estimativas confiáveis de recursos eólicos em estrutura estocástica e Controle correspondente de grande movimento geral devido a velocidades de vento variáveis. Buscaremos com esse projeto acelerar as inovações em turbinas eólicas com tecnologia de pás flexíveis por meio do desenvolvimento de novas ferramentas preditivas que combinam a mecânica não-linear (grande movimento global, multi-escala, critérios de falha e avaria para pás de turbinas flexíveis, estimativas de erro e integração a longo prazo esquemas para FSI, quantificação estocástica de cargas através de solução de problemas Inferência Bayesiana e controle (estabilidade de movimento por controle passivo, otimizado parques de turbinas eólicas). No contexto particular, o desafio geral é projetar uma abordagem integrada para operação de uma turbina eólica e/ou parque, para melhorar o desempenho de novas plantas com controles centrados em turbinas que reduzem a taxa de falhas e diminuem a operação e custo de manutenção. (AU)

Publicações científicas

(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)

SANCHEZ, MATHEUS L.; PIMENTA, PAULO M.; IBRAHIMBEGOVIC, ADNAN. A simple geometrically exact finite element for thin shells-Part 1: statics. COMPUTATIONAL MECHANICS, v. N/A, p. 21-pg., 2023-05-08. (20/13362-1)

FACCIO, CELSO JACO; NETO, ALFREDO GAY; WRIGGERS, PETER. Spline-based smooth beam-to-beam contact model. COMPUTATIONAL MECHANICS, v. 72, n. 4, p. 30-pg., 2023-03-29. (20/13362-1)