Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:37:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332125.pdf: 3744232 bytes, checksum: 5807ec24cfba9a0589e3939cb54cedc3 (MD5) Previous issue date: 2014 / Quando instalados em zonas urbanas, pequenos aerogeradores estão sujeitos a altos níveis de turbulência atmosférica, influenciados pela elevada complexidade do terreno. O presente trabalho avalia o impacto da estabilidade atmosférica no desempenho de um pequeno aerogerador em um terreno complexo e propõe uma análise de performance com a utilização da estabilidade atmosférica e intensidade de turbulência como parâmetros de análise. O comprimento de Obukhov é escolhido para representar a estabilidade, por ser capaz de quantificar os mecanismos de transporte turbulento de quantidade de movimento e calor ao longo da porção superficial da camada limite atmosférica. A bancada experimental utilizada como estudo de caso é composta de um pequeno aerogerador de 2,1kW de potência e uma torre anemométrica instrumentada com um anemômetro sônico 3D, ambos instalados a 18m ao lado de um prédio no campus da Universidade. Dois anos de dados anemométricos apontam para uma intensidade de turbulência média igual a 32% no local. A base de dados selecionada possui 4287h de dados brutos ao longo de seis meses. A curva de potência medida de acordo com as recomendações da IEC mostrou um desempenho 14% acima da curva do fabricante, mas com queda na potência próximo à velocidade nominal. A correlação entre maior geração em baixas velocidades e altos níveis de turbulência concorda com estudos prévios. Três classes de estabilidade atmosférica foram definidas de acordo com o comprimento de Obukhov. Curvas de potência para cada classe foram então comparadas com a média. Desvios de até 51% foram observados entre diferentes classes de estabilidade. Para velocidades acima de 8 m/s, a condição instável foi predominante e evidenciou a tendência de queda na potência, onde o parâmetro intensidade de turbulência não conseguiu resultados consistentes. Os resultados mostram a consistência da metodologia proposta para análise de desempenho de pequenos aerogeradores com base em parâmetros físicos e estatísticos. Por fim, a construção de superfícies de potência em função da estabilidade e turbulência demonstram bons resultados na descrição da potência extraída próxima à velocidade nominal.<br> / Abstract: Small wind turbines in urban environment conditions are usually under high levels of ambient turbulence, influenced by the terrain complexity at the site. The present work evaluates the impact of atmospheric stability on a small wind turbine in a complex terrain, proposing a performance assessment that uses both atmospheric stability and turbulence intensity as criteria. The Obukhov length is chosen as a classification parameter, which is able to quantify the turbulent transport of momentum and heat over the lower portion of the atmospheric boundary layer. The experimental setup used a 2.1 kW wind turbine along with a met mast instrumented with a 3D sonic anemometer, both installed at 19 m next to a two-story building with few nearby obstacles on the university campus. Two years of 10 min wind data show an average turbulence intensity of 32% on site. Therefore, an urban zone environment could be studied with 20 Hz turbulent flux measurements. The selected dataset consists of 4287h of raw data covering a six-month period. Measured power curve following IEC recommendations shows an average performance 14% above the expected manufacturer curve, but with decreasing power output close to the rated wind speed. Values relating power collection increase at low wind speeds with high turbulence levels concur with previous studies. Atmospheric stability was divided into three classes, based on Obukhov length. Stability-dependent power curves were compared with the measured average. Deviations up to 51% in power output were observed between different stability conditions. Above 8 m/s, unstable conditions were predominant and evidenced the declining power tendency, where turbulence intensity was unable to give a consistent outcome. Results reported herein validate a suitable approach for small wind turbines assessment using both physical and statistical parameters as classification criteria. Power surfaces also shows why the proposed assessment better explains the turbine behavior close to rated conditions.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-01-15T14:53:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336697.pdf: 23130850 bytes, checksum: 730964306d35f2d28e6c9c47c30b8908 (MD5) Previous issue date: 2015 / A atmosfera terrestre é um meio não homogêneo e turbulento que provoca absorção, ree- missão e espalhamento da luz proveniente de estrelas. Esses efeitos sobre a luz distorcem a forma da frente de onda que chega aos telescópios na Terra. A Óptica Adaptativa é uma técnica utilizada para recuperar a qualidade da imagem de um telescópio. Novos métodos em Óptica Adaptativa precisam ser testados em laboratório antes de aplicá-los em um telescópio, para não desperdiçar tempo que poderia ser utilizado em observações astronômicas. O ambiente de observação recriado em laboratório precisa inserir as aberrações ópticas provocadas por esta turbulência atmosférica. Uma maneira de simular os efeitos da atmosfera terrestre sobre uma imagem é usar um Modulador Espacial de Luz - SLM (do inglês Spatial Light Modulator). De acordo com um modelo que descreve as perturbações introduzidas sobre a frente de onda pela atmosfera é possível reproduzir os efeitos da turbulência sobre um SLM e deformar a frente de onda em uma bancada óptica. O modelo de Kolmogorov caracteriza as distorções sobre a frente de onda em termos de flutuações dos índices de refração do ar provocados pela variação de propriedades físicas da atmosfera e pela turbulência dos ventos. Nesta dissertação mostro como é possível utilizar o SLM para simular os efeitos da turbulência atmosférica sobre uma imagem astronômica. Neste trabalho apresento como esse modulador espacial de luz pode ser utilizado para simular a turbulência atmosférica usando métodos criados para a Óptica Adaptativa.<br> / Abstract : The Earth s atmosphere is an inhomogeneous and turbulent medium that causes absorption, emission and scattering of the light from stars. These e?ects on the light distort the shape of the wavefront that reaches the Earth observatories. The Adaptive Optics is a technique used to retrieve the image quality of a telescope due to loss of resolution caused by the atmospheric turbulence. New methods in Adaptive Optics need to be tested in the laboratory before applying it in a telescope, which would require a time that could be used in astronomical observations. The observation environment recreated in the laboratory must introduce the optical aberrations caused by this atmospheric turbulence. One way to simulate the effects of the atmosphere on an image is to use a Spatial Light Modulator - SLM. According to a model describing the disturbances introduced on the wavefront by the atmosphere it is possible to reproduce the effects of turbulence with a SLM and produce a distortion of the wavefront in an optical bench. The Kolmogorov model of turbulence describes the distortions in the wavefront in terms of fluctuations in the refraction index of the air caused by the variation of physical properties of the atmosphere and the turbulence caused by the wind. In this thesis, I show how the SLM can be used to simulate the e?ects of atmospheric turbulence on an astronomical image using methods created for AO.

This study is a contribution toward the understanding and prediction of turbulent dispersion of pollutants in the atmosphere. The main underlying assumption suggestion is that the Lagrangian autocorrelation RL used in computation of plume dispersion may be approximated by an Eulerian space-time correlation.

This study is a contribution toward the understanding and prediction of turbulent dispersion of pollutants in the atmosphere. The main underlying assumption suggestion is that the Lagrangian autocorrelation RL used in computation of plume dispersion may be approximated by an Eulerian space-time correlation.

This study is a contribution toward the understanding and prediction of turbulent dispersion of pollutants in the atmosphere. The main underlying assumption suggestion is that the Lagrangian autocorrelation RL used in computation of plume dispersion may be approximated by an Eulerian space-time correlation.