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Modelo estrutural para estudo da dinâmica de pas de turbinas eólicas

Processo: 15/11655-3
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de outubro de 2015 - 30 de setembro de 2017
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
Pesquisador responsável:Alfredo Gay Neto
Beneficiário:Alfredo Gay Neto
Instituição-sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Dinâmica das estruturas  Vigas  Aerodinâmica  Turbinas  Método dos elementos finitos 

Resumo

A estrutura da pá de uma turbina eólica é de alta complexidade geométrica, por conta de sua forma aerodinâmica. Em geral, é composta por uma casca externa e por reforços internos, formando um sistema que provê rigidez à pá como um todo. Ainda que a estrutura apresente diferenças em seções transversais distintas, é possível modelá-la globalmente por meio de uma viga equivalente, com propriedades de rigidez e massa variáveis ao longo do comprimento. Um dos objetivos desse projeto de pesquisa é desenvolver uma metodologia para obter propriedades equivalentes de uma seção transversal de pá de turbina eólica, a ser utilizada para construir um modelo de elementos finitos de viga que represente a pá, mantendo sua rigidez e massa originais. Adicionalmente, deseja-se desenvolver um modelo de carregamento para quantificar os esforços aerodinâmicos aos elementos de viga. Trata-se de esforços não-conservativos, dependentes da magnitude e da orientação da velocidade relativa entre a pá e o ar. O modelo contemplará curvas de coeficientes aerodinâmicos, presentes na literatura, para quantificação dos esforços, bem como deverá ser dependente da configuração deformada da viga, o que representa uma não linearidade geométrica. Os esforços serão incorporados a um código computacional de elementos finitos pré-existente, desenvolvido pelo pesquisador responsável.Ao final do projeto, espera-se que seja possível simular a dinâmica global de pás de turbinas eólicas em situação de operação/extremas. O modelo auxiliará na previsão dos esforços transferidos das pás ao restante da turbina. Além disso, poderá prever esforços solicitantes na pá. Os resultados são contribuições à análise e ao projeto de estrutura de turbinas eólicas. (AU)

Publicações científicas (4)
(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)
FACCIO JUNIOR, CELSO JACO; PEGORARO CARDOZO, ANA CAROLINA; MONTEIRO JUNIOR, VALDEMAR; NETO, ALFREDO GAY. Modeling wind turbine blades by geometrically-exact beam and shell elements: A comparative approach. ENGINEERING STRUCTURES, v. 180, p. 357-378, FEB 1 2019. Citações Web of Science: 0.
NETO, ALFREDO GAY; PIMENTA, PAULO DE MATTOS; MARTINS, CLOVIS DE ARRUDA. Hydrostatic Pressure Load in Pipes Modeled Using Beam Finite Elements: Theoretical Discussions and Applications. JOURNAL OF ENGINEERING MECHANICS, v. 143, n. 4 APR 2017. Citações Web of Science: 2.
GAY NETO, ALFREDO. Simulation of mechanisms modeled by geometrically-exact beams using Rodrigues rotation parameters. COMPUTATIONAL MECHANICS, v. 59, n. 3, p. 459-481, MAR 2017. Citações Web of Science: 5.
NETO, ALFREDO GAY. Dynamics of offshore risers using a geometrically-exact beam model with hydrodynamic loads and contact with the seabed. ENGINEERING STRUCTURES, v. 125, p. 438-454, OCT 15 2016. Citações Web of Science: 8.

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