Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-04-02T12:49:22Z No. of bitstreams: 1 AideeAmeliaTorresSampaioBarros_DISSERT.pdf: 4060832 bytes, checksum: 8a6433daa71fcf0cef2ee9e0b2491e90 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-04-04T13:51:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 AideeAmeliaTorresSampaioBarros_DISSERT.pdf: 4060832 bytes, checksum: 8a6433daa71fcf0cef2ee9e0b2491e90 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-04T13:51:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AideeAmeliaTorresSampaioBarros_DISSERT.pdf: 4060832 bytes, checksum: 8a6433daa71fcf0cef2ee9e0b2491e90 (MD5) Previous issue date: 2017-08-28 / A preocupa??o com o efeito estufa e com a degrada??o que o meio ambiente vem sofrendo, devido a utiliza??o de fontes de energia n?o renov?veis, como os combust?veis f?sseis, tem despertado um interesse especial na utiliza??o de fontes renov?veis de energia. Diante disso, a energia e?lica vem se destacando no cen?rio energ?tico atual do Brasil. Os aerogeradores, respons?veis pela convers?o da energia e?lica em energia el?trica, s?o intensamente estudados, visto que se busca formas de aumentar a efici?ncia dos mesmos. Uma poss?vel solu??o para o aumento da pot?ncia de sa?da fornecida pelo aerogerador ? a utiliza??o de difusores flangeados. A ideia ? gerar um gradiente de press?o, que causaria a passagem de uma maior de massa de ar a uma maior velocidade, atrav?s do rotor. Como a pot?ncia de sa?da de um aerogerador ? diretamente proporcional ao cubo da velocidade, a mesma aumentaria. Com isso o presente trabalho teve como objetivo principal investigar a utiliza??o de um difusor flangeado, acoplado a um aerogerador de baixa pot?ncia, visando aumento de pot?ncia convertida. Para isso foi desenvolvido o projeto e a modelagem 3D do rotor de um aerogerador com capacidade de convers?o de 300 W utilizando o Blade Element Momentum (BEM). Foram realizadas simula??es num?ricas transientes do escoamento turbulento que age sobre os dom?nios estudados, empregando um software CFD. Dois modelos diferentes foram consideradas, o primeiro foi a turbina e?lica envolta sem o elemento intensificador e o segundo com o elemento intensificador, possibilitando ent?o uma compara??o entre as duas configura??es. Como objetivo secund?rio efetuou-se compara??es dos resultados num?ricos com os resultados anal?ticos da metodologia de projeto adotada (BEM), visando identificar se os dados obtidos atrav?s do projeto (coeficiente de indu??o axial, ?ngulos, triangulo de velocidade) est?o pr?ximos da solu??o num?rica. Ao final da an?lise dos resultados, foi poss?vel verificar que o difusor aumenta a velocidade do ar que passa pelo rotor e?lico em aproximadamente 50%, causando um aumento de cerca 330% da pot?ncia de sa?da. Diferen?as m?ximas na ordem de 10% foram encontradas entre a solu??o anal?tica (obtidas com o BEM) e a solu??o num?rica. Al?m disso, p?de-se observar que com o aumento da velocidade da massa de ar, e sem o aumento da velocidade de rota??o, o tri?ngulo de velocidades acaba sendo modificado o que gera o fen?meno do stall. Por fim foi feita uma nova an?lise, com a velocidade de rota??o corrigida, onde p?de-se observar que o tri?ngulo de velocidade volta a se estabilizar. / Concerns about the greenhouse effect and the ill-treatment of the environment due to nonrenewable energy sources, such as fossil fuels, has aroused a special interest in the use of renewable energy sources, such as wind energy. Wind energy has been standing out in Brazil?s current energy scenario. The conversion of wind energy into electricity is accomplished with wind turbines. Wind Turbines, which are responsible for the conversion of wind energy into electricity, are intensively studied, since they are a powerful system for energy conversion, but still have a low efficiency when compared to other systems. One way to increase efficiency is using flanged diffusers in order to create a pressure gradient which would result in a larger flow of air, in the rotor, at a higher speed. As the output power of a wind turbine is directly proportional to the velocity, the power would increase. Therefore, the present work investigates how the use of a flange diffuser coupled to a low power wind turbine can influence its power output. In order to achieve this objective, the design and 3D modeling of the rotor of a wind turbine with a conversion capacity of 300W was done using the Blade Element Momentum (BEM). Transient numerical simulations of the turbulent flow using CFD software were accoplished. Two different 3D models were considered, the first one was only the wind turbine and the second was the wind turbine with an element to increase power, thus allowing a comparison between the two configurations. As a secondary objective, comparisons of the numerical results with the analytical results of the adopted design methodology (BEM) were carried out to identify whether the data obtained through the design (axial induction factor, angles, velocities triangle) are present in the numerical solution. The analysis allowed to verify that the diffuser increases the velocity of the air, passing through the wind rotor, by approximately 50%, causing an increase of 330% in the output power. Maximum differences of about 10% were found between the analytical solution and the numerical solution. In addition, it was observed that with the increase of the velocity of the mass of air, and without the increase of the speed rotation, the velocities triangle ends up being modified which generates the stall phenomenon. Finally, a new analysis was done, with the corrected speed rotation, where it can be observed that the speed triangle stabilizes.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:09:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarlaWSPM_TESE.pdf: 2776724 bytes, checksum: 01c7ecc751890604c65e9e388d7b0cb3 (MD5) Previous issue date: 2010-12-17 / Oil production and exploration techniques have evolved in the last decades in order to increase fluid flows and optimize how the required equipment are used. The base functioning of Electric Submersible Pumping (ESP) lift method is the use of an electric downhole motor to move a centrifugal pump and transport the fluids to the surface. The Electric Submersible Pumping is an option that has been gaining ground among the methods of Artificial Lift due to the ability to handle a large flow of liquid in onshore and offshore environments. The performance of a well equipped with ESP systems is intrinsically related to the centrifugal pump operation. It is the pump that has the function to turn the motor power into Head. In this present work, a computer model to analyze the three-dimensional flow in a centrifugal pump used in Electric Submersible Pumping has been developed. Through the commercial program, ANSYS? CFX?, initially using water as fluid flow, the geometry and simulation parameters have been defined in order to obtain an approximation of what occurs inside the channels of the impeller and diffuser pump in terms of flow. Three different geometry conditions were initially tested to determine which is most suitable to solving the problem. After choosing the most appropriate geometry, three mesh conditions were analyzed and the obtained values were compared to the experimental characteristic curve of Head provided by the manufacturer. The results have approached the experimental curve, the simulation time and the model convergence were satisfactory if it is considered that the studied problem involves numerical analysis. After the tests with water, oil was used in the simulations. The results were compared to a methodology used in the petroleum industry to correct viscosity. In general, for models with water and oil, the results with single-phase fluids were coherent with the experimental curves and, through three-dimensional computer models, they are a preliminary evaluation for the analysis of the two-phase flow inside the channels of centrifugal pump used in ESP systems / As t?cnicas de explora??o e produ??o de petr?leo t?m evolu?do nas ?ltimas d?cadas no sentido de incrementar as vaz?es de fluido e otimizar a utiliza??o dos equipamentos empregados. A base do funcionamento do m?todo de eleva??o por Bombeio Centr?fugo Submerso (BCS) ? a utiliza??o de um motor el?trico de fundo para movimentar uma bomba centr?fuga e transportar os fluidos at? a superf?cie. O Bombeio Centr?fugo Submerso ? uma op??o que vem ganhando espa?o entre os m?todos de Eleva??o Artificial em fun??o da capacidade de trabalhar com grandes vaz?es de l?quido em ambientes terrestres ou mar?timos. O desempenho de um po?o equipado com eleva??o por BCS est? intrinsecamente relacionado ao funcionamento da bomba centr?fuga que faz parte do sistema. ? ela que tem a fun??o de transformar a pot?ncia cedida pelo motor em altura de eleva??o ou Head. Neste trabalho foi desenvolvido um modelo computacional para analisar o escoamento tridimensional em uma bomba centr?fuga utilizada em Bombeio Centr?fugo Submerso. Atrav?s do programa comercial, o CFX? ANSYS?, inicialmente utilizando a ?gua como fluido, foram definidos a geometria e os par?metros de simula??o de forma que, fosse obtida, uma aproxima??o do que ocorre no interior dos canais do impelidor e do difusor da bomba em termos de escoamento. Tr?s diferentes condi??es de geometria foram inicialmente testadas para verificar qual a mais adequada ? resolu??o do problema. Ap?s a escolha da geometria mais adequada, tr?s condi??es de malha foram analisadas e os valores obtidos foram comparados ? curva caracter?stica experimental de altura de eleva??o fornecida pelo fabricante. Os resultados se aproximaram da curva experimental, o tempo de simula??o e a converg?ncia do modelo foram satisfat?rios se for considerado que o problema estudado envolve an?lise num?rica. Ap?s os testes com a ?gua, um ?leo, foi utilizado nas simula??es. Os resultados foram comparados a uma metodologia utilizada na ind?stria do petr?leo para corre??o da viscosidade. De uma forma geral, para os modelos com ?gua e com o ?leo, os resultados com os fluidos monof?sicos se mostraram coerentes com as curvas experimentais e s?o uma avalia??o preliminar para a an?lise, atrav?s de modelos computacionais tridimensionais, do escoamento bif?sico no interior dos canais da bomba centr?fuga utilizada em sistemas de BCS