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Título: Performance analysis of diffuser-augmented horizontal-axis turbines
Autor(es): Nunes, Matheus Montenegro
Orientador(es): Oliveira, Taygoara Felamingo de
Assunto: Turbinas - análise de desempenho
Análise sistemática
Turbinas com difusor
Turbinas eólicas
Turbinas hidrocinéticas
Turbinas de maré
Energia renovável
Coeficiente de potência
Data de publicação: 29-Jan-2021
Referência: NUNES, Matheus Montenegro. Performance analysis of diffuser-augmented horizontal-axis turbines. 2020. 105 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas)—Universidade de Brasília, Brasília, 2020.
Resumo: O trabalho apresenta uma análise do desempenho de turbinas de eixo horizontal equipadas com difusores. Um conjunto de 155 artigos na área é analisado e classificado. A amostra de trabalho é dividida entre as 16 principais linhas de pesquisa para discussão. Métricas de análise de desempenho são propostas baseadas em coeficiente de potência e velocidade de ponta de pá, para quatificar e comparar todas as turbinas de eixo horizontal com difusor em uma métrica unificada. Sugestões de projeto para o desenvolvimento de um difusor para turbinas de eixo horizontal são apresentadas com base na análise de 73 casos. A análise de coeficiente de potência sobre a amostra apresenta que, em 58% dos casos, as turbinas com difusor apresentaram um coeficiente de potência maior que a turbina sem difusor ampliada para o mesmo diâmetro. A análise sobre a velocidade de ponta de pá mostra que em quase 90% dos casos as turbinas apresentaram uma diminuição no seu intervalo operacional após a adição do difusor. Cinco turbinas de alto desempenho são discutidas, realçando suas metodologias e contribuições. Cuidado é necessário ao utilizar difusores com turbinas de alto desempenho; especialmente nesses casos, o conjunto turbina-difusor deve ser projetado simultâneamente levando em consideração que vão operar juntos.
Abstract: A performance analysis of the literature of diffuser-augmented horizontal-axis turbines is presented. A collection of 155 articles in the area is analyzed and classified. The work sample is divided into 16 main research branches for discussion. Power assessment metrics are proposed based on power coefficient and tip-speed-ratio, to quantify and compare all diffuser-augmented turbines in a unified, meaningful manner. Design suggestions for the development of diffuser- augmented turbines are pointed out based on the analysis of 73 cases. A power coefficient assessment on the work sample presented that, in 58% of the cases, the diffuser-augmented turbines surpassed the power coefficient of scaled bare turbines of the same diameter. A tip- speed-ratio assessment presented that almost 90% of the diffuser-augmented turbines developed a narrower operational interval. Five high-performing diffuser-augmented turbines are discussed, highlighting their methodologies and contributions. Caution is advised when coupling a diffuser to a bare turbine with an already high power coefficient; the diffuser-augmented turbine, especially in those cases, should be designed employing a simultaneous diffuser-rotor optimization.
Unidade Acadêmica: Faculdade de Tecnologia (FT)
Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM)
Informações adicionais: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2020.
Programa de pós-graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas
Licença: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
Aparece nas coleções:Teses, dissertações e produtos pós-doutorado

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