Estudo do efeito da rotação sobre o escoamento separado ao retor de seções de turbinas eólicas: estruturas coerentes e aumento rotacional

• Processo: 24/13249-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2027
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Aerodinâmica
• Pesquisador responsável: Daniel Sampaio Souza
• Beneficiário: Daniel Sampaio Souza
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia. Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus São João da Boa Vista. São João da Boa Vista , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São João da Boa Vista
• Pesquisadores associados: Daniel Rodríguez Álvarez
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/15529-4 - Estudo numérico do desenvolvimento da camada limite em seções de turbinas eólicas sob efeito da rotação, BP.IC; 25/15463-3 - Efeito da geometria de seções de pás de turbinas eólicas sobre a aerodinâmica e as estruturas turbulentas de grande escala, BP.MS
• Assunto(s): Método dos volumes finitos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: análise por resolvente | Aumento rotacional | Delayed detached-eddy simulation | Método dos volumes finitos | Spod | Turbina eólica de eixo horizontal | Asas rotativas

Resumo

O comportamento aerodinâmico de seções de asas rotativas próximas à raiz é comumente discrepante em relação ao esperado para o aerofólio correspondente em um mesmo ângulo de ataque e número de Reynolds. Os efeitos sobre o escoamento das forças aparentes, centrífuga e de Coriolis, além do gradiente radial de pressão resultam em um aumento da capacidade da seção de gerar sustentação. Esse aumento, frequentemente chamado de aumento rotacional, é particularmente relevante em ângulos de ataque próximos ou maiores do que o de estol. Apesar desse efeito ser frequentemente atribuído ao bombeamento centrífugo, os seus mecanismos f1ísicos ainda não são completamente compreendidos. No contexto de pás de turbinas eólicas de eixo horizontal (HAWT), os efeitos das forças aparentes sobre a dinâmica do escoamento separado sobre o extradorso de seções próximas à raiz tiveram pouca atenção de pesquisadoras e pesquisadores. Propõe-se analisar o efeito da rotação sobre as caracter1ísticas aerodinâmicas médias, o desenvolvimento das grandes estruturas e o balanço de vorticidade na região de escoamento separado. Para isso, serão utilizadas simulações, com a turbulência modelada através da abordagem da média de Reynolds das equações de Navier-Stokes e delayed detached-eddy simulation (DDES). As simulações considerarão homogeneidade do escoamento na direção da envergadura, portanto não serão adequadas para capturar o bombeamento centr1ífugo. Entretanto, será investigada a relevância de outros mecanismos potencialmente responsáveis pelo aumento rotacional. Espera-se que a pesquisa contribua para um melhor entendimento do efeito da rotação sobre o escoamento na região de interesse e, portanto, para propostas de melhores modelos aerodinâmicos e de métodos eficientes para controle de escoamento. (AU)