Metodologia para garantir a convergência de modelos blade element momentum aplicados à simulação de turbinas eólicas de eixo vertical

Abstract

AMARAL, L. L. Metodologia para garantir a convergência de modelos BEM aplicados à simulação de Turbinas Eólicas de Eixo Vertical. 2016. 80 f. Dissertação (Mestrado em Energias Renováveis) - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará, Maracanaú. 2016. Com o intuito de suprir uma demanda mundial crescente por energia elétrica, as fontes renováveis vêm sendo inseridas como formas alternativas de geração de energia. Neste contexto, a energia eólica tem ganhado destaque e vários parques de turbinas eólicas vêm sendo implantados. A energia eólica é produzida, geralmente, em parques com turbinas eólicas de eixo horizontal (TEEH) de grande porte. Porém, nos últimos anos, as turbinas de menor porte têm sido inseridas em ambientes urbanos. Para esse tipo de aplicação, as turbinas eólicas de eixo vertical (TEEV) se mostram mais adequadas por serem mais silenciosas, estáveis e simples do ponto de vista da manutenção. Para o desenvolvimento de turbinas eficientes, na fase de projeto das TEEV, deve-se escolher o perfil de pá mais adequado para cada aplicação. Portanto, a realização de simulações computacionais para prever qual formato de pá resulta no melhor desempenho da turbina é uma boa alternativa à confecção de várias pás diferentes para realização de testes experimentais em túnel de vento. Existem, atualmente, diversos modelos computacionais baseados no Blade Element Momentum (BEM) que são capazes de prever o desempenho aerodinâmico das TEEV com certa precisão, porém os mesmos podem apresentar problemas de convergência. O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma metodologia para garantir a convergência de modelos BEM aplicados à simulação de TEEV. Foi criado um programa em Fortran, chamado FASTEEVSIM, em que a metodologia foi aplicada. O programa baseia-se no modeloDouble Multiple Stream Tube eusaaexecuçãoautomáticadoprogramaXFOILpara obter as características aerodinâmicas dos perfis. O programa criado foi usado para testar uma TEEV do tipo Darrieus com dois perfis de pás diferentes: o NACA0018 e o DU06W200. Uma série de resultados foram gerados e depois comparados com dados experimentais para a validação do método. É apresentada, também, uma análise comparativa entre os perfis simulados. Os resultados obtidos demonstraram que a metodologia desenvolvida pode auxiliar de maneira eficaz na convergência das simulações e que o programa FASTEEVSIM é capaz de simular a turbina gerando resultados próximos aos valores experimentais de forma simp