Campo DC | Valor | Idioma |
dc.contributor.advisor | Oliveira, Taygoara Felamingo | - |
dc.contributor.author | Silva, Reginaldo Nunes da | - |
dc.date.accessioned | 2024-07-09T20:20:48Z | - |
dc.date.available | 2024-07-09T20:20:48Z | - |
dc.date.issued | 2024-07-09 | - |
dc.date.submitted | 2023-08-30 | - |
dc.identifier.citation | SILVA, Reginaldo Nunes da. Conversão de energia cinética de turbulência por turbinas de eixo horizontal. 2023. 133 f., il. Tese (Doutorado em Ciências Mecânicas) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/48661 | - |
dc.description | Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2023. | pt_BR |
dc.description.abstract | As fontes de energia eólica e hidrocinética têm um grande potencial para suprir
as necessidades globais de energia, ao mesmo tempo em que ajudam a mitigar os
problemas ambientais. Entre as tecnologias para a conversão de energia renovável,
as turbinas de eixo horizontal são as mais avançadas. No entanto, ainda há lacunas
de conhecimento quando se trata da influência da energia cinética da turbulência em
seu desempenho. Esta tese tem como objetivo investigar a influência da turbulência
característica no desempenho de uma turbina de eixo horizontal. Foram realizados
estudos experimentais em túnel de vento e simulações numéricas utilizando a
Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD). Nos experimentos, um cilindro foi
utilizado a montante da turbina para manter a velocidade média e alterar as
flutuações de velocidade no plano do rotor. A potência do ventilador do túnel de
vento foi regulada para que a velocidade média do plano do rotor com o cilindro
fosse a mesma dos experimentos sem o cilindro. Os vórtices gerados pelo cilindro
concentraram energia cinética da turbulência em uma frequência específica. Na modelagem numérica, foi utilizada a técnica de Large Eddy Simulation (LES) e
as mesmas configurações dos experimentos foram replicadas computacionalmente.
Foram analisados o escoamento médio, os espectros de pontos a montante e a jusante
da turbina com e sem o cilindro. Além disso, foi feita uma análise espectral do torque
e determinada toda a curva de potência com e sem o cilindro a montante. Também
foi realizada uma análise do transporte de energia cinética da turbulência no volume
de controle da turbina. Os resultados mostraram que a turbina converte energia
cinética da turbulência quando esta é transportada por estruturas turbulentas com
frequência igual à frequência de rotação da turbina. Quando as frequências são
iguais, ocorre um pico na curva de potência (𝐶𝑝), indicando a existência de um
mecanismo de conversão de energia cinética da turbulência em potência do eixo. A
análise numérica identificou que isso ocorre devido à difusão de pressão no volume
de controle durante a interação do rotor com as estruturas de grande escala que
possuem a mesma frequência de rotação da turbina. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). | pt_BR |
dc.language.iso | por | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.title | Conversão de energia cinética de turbulência por turbinas de eixo horizontal | pt_BR |
dc.type | Tese | pt_BR |
dc.subject.keyword | Turbinas eólicas | pt_BR |
dc.subject.keyword | Turbinas hidrocinéticas | pt_BR |
dc.subject.keyword | Turbulência | pt_BR |
dc.rights.license | 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. | pt_BR |
dc.description.abstract1 | Wind and hydrokinetic energy sources have great potential to meet global energy
needs while helping to mitigate environmental problems. Among technologies
for converting renewable energy, horizontal axis turbines are the most advanced.
However, there are still gaps in knowledge when it comes to the influence of
turbulence kinetic energy on energy conversion by horizontal axis turbines. This
thesis aims to advance scientific knowledge regarding the mechanisms of conversion
of kinetic energy of turbulence into mechanical energy, in horizontal axis rotors
subjected to flows with high levels of turbulence intensity. Experimental studies
were carried out in a wind tunnel and numerical simulations using Computational
Fluid Dynamics (CFD). In the experiments, a cylinder was used upstream of the
turbine to maintain average speed and change speed fluctuations in the rotor
plane. The power of the wind tunnel fan was adjusted so that the average speed
of the rotor plane with the cylinder was the same as in the experiments without
the cylinder. The vortices generated by the cylinder concentrated kinetic energy from the turbulence at a specific frequency. In the numerical modeling, the Large
Eddy Simulation (LES) technique was used and the same configurations of the
experiments were computationally replicated. The average flow, the spectra of
points upstream and downstream of the turbine with and without the cylinder were
analyzed. In addition, a spectral analysis of the torque was performed and the entire
power curve was determined with and without the upstream cylinder. An analysis
of the kinetic energy transport of turbulence in the turbine control volume was
also carried out. The results showed that the turbine converts kinetic energy from
turbulence when it is transported by turbulent structures with a frequency equal to
the turbine rotation frequency. When the frequencies are the same, there is a peak
in the power curve (Cp), indicating the existence of a mechanism for converting
turbulence kinetic energy into shaft power. Numerical analysis identified that this
occurs due to pressure diffusion in the control volume during the interaction of the
rotor with the large-scale structures that have the same turbine rotation frequency. | pt_BR |
dc.description.unidade | Faculdade de Tecnologia (FT) | pt_BR |
dc.description.unidade | Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM) | pt_BR |
dc.description.ppg | Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas | pt_BR |
Aparece nas coleções: | Teses, dissertações e produtos pós-doutorado
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