Emprego de simulações CFD quasi-3D como alternativa para geração de curvas polares para o método blade element momentum

• Processo: 20/10972-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2021
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Aerodinâmica
• Pesquisador responsável: Daniel Sampaio Souza
• Beneficiário: Pedro Trombini Rodrigues
• Instituição Sede: Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus Experimental São João da Boa Vista. São João da Boa Vista , SP, Brasil
• Assunto(s): Geometria Dinâmica dos fluidos computacional Aerogerador Aerofólios Método dos volumes finitos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: aerodinâmica | Dinâmica dos Fluidos Computacional | Efeito Rotacional | Método blade element momentum | Método dos volumes finitos | Turbinas eólicas | Aerodinâmica de asas rotativavs

Resumo

O método blade element momentum é uma ferramenta de baixo custo amplamente utilizada para a análise aerodinâmica de pás de turbinas eólicas de eixo horizontal. A aplicação do método depende das curvas polares dos aerofólios que caracterizam as seções da pá, obtidas de ensaios em túneis de vento ou simulações computacionais bidimensionais. Por desprezar efeitos rotacionais, a forma original do método tende a subestimar os carregamentos sobre as pás em condições de elevada velocidade do vento devido aos efeitos rotacionais. Modelos semi-empíricos são utilizados para modificar as curvas polares, considerando esses efeitos rotacionais. Entretando os modelos comumente utilizados envolvem a determinação emp1rica de parâmetros cuja dependência em relação à geometria da pá e à condição de escoamento não são conhecidas. Outra metodologia recentemente aplicada consiste em extrair curvas polares a partir de simulações tridimensionais de pás com geometria realista. Tal alternativa tem um maior custo computacional e está sujeita à influência das características tridimensionais da pá de referência. O trabalho de pesquisa proposto visa avaliar uma abordagem alternativa para a obtenção das curvas polares, a partir de simulações quasi-3D, que levam em consideração os efeitos não-inerciais sobre o escoamento em torno de um aerofólio, sem que este seja a seção de uma pá em particular. Espera-se obter uma metodologia robusta e precisa para o cálculo aerodinâmico de rotores de turbinas eólicas, capaz de considerar as particularidades da geometria do aerofólio sem depender de parâmetro empiricos.