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Estudo da organização da turbulência na interface floresta-atmosfera: análises de dados observacionais e simulação numérica

Dias Júnior, Cléo Quaresma 14 September 2015 (has links)
Submitted by Dominick Jesus (dominickdejesus@hotmail.com) on 2015-12-15T15:56:48Z No. of bitstreams: 2 Tese_Cleo Quaresma Dias Junior.pdf: 4519077 bytes, checksum: 30e04b52b80678863b6e508902f3989e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-15T15:56:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese_Cleo Quaresma Dias Junior.pdf: 4519077 bytes, checksum: 30e04b52b80678863b6e508902f3989e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2015-09-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Were investigated the structure of turbulent flow above the Rebio-Jarú forest reserve, located in the state of Rondônia. For this, we used data measured in micrometeorological tower, collected during the wet season, in daytime and nighttime periods, and also performed numerical modeling using Large Eddy Simulation (LES). For daytime conditions some aspects of the average vertical wind profile above and within the forest canopy were analyzed. It is used the hyperbolic tangent function satisfactorily in order to obtain a functional shape for the vertical wind profile above and inside the canopy, which took into account the variability of the height of the inflection point in the vertical wind profile and the leaf area index, too. Furthermore, we obtained a robust linear relationship between the varying height of the inflection point and the characteristic time scale associated with the coherent organization of existing structures immediately above the forest canopy.For the nocturnal boundary layer situations, three different turbulent regimes were analyzed: regime 1) weak turbulence and low wind speed; regime 2) strong turbulence and high wind speed and regime 3) non-stationary turbulent events. It was noted that in the nocturnal boundary layer the highest frequency of occurrence is related with the first regime (95%), compared to regimes 2 and 3 (5% each). However, for regime-2’s situations, it was observed that the sensible heat flux is about 40 times higher compared to situations in which the regime 1 is dominant. Besides, in situations where the regime 2 is predominant, it was observed that the height of the inflection point, the length-scale associated with the wind-shear, the coherent structures’ time scale, and the dissipation rate of turbulent kinetic energy were significantly higher when compared to the respective values obtained in the regime 1, indicating the occurrence of strong turbulent mixing in the surface boundary layer in such situations. In addition, it was found that the episodes classified as regime 3 were essentially non-stationary. In applying LES was added a drag force into the model, representative of the rainforest canopy, in order to obtain simulations closer to reality. Its main goal was to investigate the occurrence of coherent structures above the Amazon rainforest. The results showed that the turbulent flow was sensitive to the presence of the forest canopy, with a well-defined inflection point on the vertical wind profile just above the canopy. Furthermore, the profiles of momentum flux and turbulent kinetic energy were similar to those obtained with experimental data. In the region between 1h and 4h (where h is the average height of the forest canopy) the observed values of several physical variables such as pressure, momentum fluxes, skewnesses of the wind velocity components, and vorticity are suggesting that coherent structures are organized in form of rolls, with symmetry axis perpendicular to the mean flow. The results reinforce the importance of considering the physical role of the inflection point on the vertical wind speed profile in the turbulent exchanges between forest and atmosphere. / Investigou-se a estrutura do escoamento turbulento acima da reserva florestal Rebio-Jarú, localizada no Estado de Rondônia. Para isso, utilizaram-se dados medidos em torre micrometeorológica, coletados durante a estação úmida, em períodos diurnos e noturnos, e também se recorreu à modelagem numérica usando-se Large Eddy Simulation (LES). Para condições diurnas foram analisados alguns aspectos do perfil vertical do vento médio acima e no interior do dossel florestal. Usou-se satisfatoriamente a função tangente hiperbólica com o objetivo de se obter um ajuste para o perfil vertical do vento acima e no interior do dossel florestal, o qual levou em conta a variabilidade da altura do ponto de inflexão no perfil vertical do vento e o índice de área foliar. Além disso, obteve-se uma relação linear robusta entre a variabilidade da altura do ponto de inflexão e a escala temporal associada à organização das estruturas coerentes existentes imediatamente acima da copa florestal. Para a camada limite noturna foram analisadas ocorrências de três diferentes regimes turbulentos: regime 1) fraca turbulência e baixa velocidade do vento; regime 2) forte turbulência e alta velocidade do vento e regime 3) eventos turbulentos não estacionários. Notou-se que na camada limite noturna amazônica a maior frequência de ocorrência é do regime 1 (95%), comparada aos regimes 2 e 3 (5% cada). Contudo, para situações do regime 2, observou-se que o fluxo de calor sensível é cerca de 40 vezes maior comparativamente às situações em que o regime 1 é dominante. Além do quê, em situações em que predomina o regime 2, observou-se que a altura do ponto de inflexão, a escala de comprimento de cisalhamento do vento, as escalas temporais das estruturas coerentes e a taxa de dissipação de energia cinética turbulenta foram consideravelmente maiores quando comparados aos respectivos valores obtidos no regime 1, indicando a ocorrência de forte mistura turbulenta na camada limite superficial. Também constatou-se que os episódios classificados como regime 3 foram essencialmente não-estacionários. Na aplicação do LES foi acrescentada uma força de arrasto no modelo, representativa da floresta amazônica, com o objetivo de se ter simulações o mais próximo da realidade. Seu objetivo foi o de investigar a ocorrência das estruturas coerentes acima da floresta amazônica. Os resultados mostraram que o escoamento turbulento foi sensível à presença do dossel florestal, com um nítido ponto de inflexão no perfil vertical do vento logo acima do dossel. Além disso, os perfis do fluxo de momento e de energia cinética turbulenta foram similares àqueles obtidos com dados experimentais. Na região entre 1h e 4h (onde h corresponde à ix altura média do dossel florestal) os valores de várias grandezas aí observadas, tais como pressão, fluxo de momento, skewnesses de componentes de velocidade do vento e vorticidade sugerem que as estruturas coerentes se organizam na forma de rolos, com eixo de simetria perpendicular ao escoamento médio. Os resultados reforçam a importância de se considerar a física do ponto de inflexão no perfil vertical de velocidade do vento nas trocas turbulentas entre floresta e atmosfera.
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Análise da variabilidade inter-anual do vento em Portugal Continental : contribuição para o estabelecimento de um "Índice de Vento"

Mourão, Fernando Carlos Costa January 2010 (has links)
Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010
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Avaliação do potencial eólico ao largo da costa nordeste do Brasil / Evaluation of the wind resources offshore the north eastern coast of Brazil

Nunes, Hugo Miguel Pedro 29 February 2012 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2012. / Submitted by Elna Araújo (elna@bce.unb.br) on 2012-07-12T23:36:50Z No. of bitstreams: 1 2012_HugoMiguelPedroNunes.pdf: 3716973 bytes, checksum: b1b2b9924230505f9da74e6ef8675ec2 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2012-07-16T14:00:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_HugoMiguelPedroNunes.pdf: 3716973 bytes, checksum: b1b2b9924230505f9da74e6ef8675ec2 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-07-16T14:00:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_HugoMiguelPedroNunes.pdf: 3716973 bytes, checksum: b1b2b9924230505f9da74e6ef8675ec2 (MD5) / Composto pela fusão de vários satélites, o produto multi-satélite Blended Sea Winds (BSW) permite estimativas menos passíveis de erro, na medida em que, possibilita a aquisição de um número substancialmente mais elevado de observações em relação ao número adquirido por somente um satélite. As estimativas de velocidade média diária dos ventos obtidas pelo BSW foram objeto da aplicação de um filtro do tipo mediana, o que possibilitou a redução de dados espúrios (picos), melhorando a consistência das estimativas que mostraram boa concordância em relação às medições realizadas por anemômetros instalados nas bóias do programa PIRATA. Os ventos BSW foram ainda calibrados, por meio dos coeficientes do modelo de regressão linear ajustado às estimativas obtidas pelos dois instrumentos de medição (BSW e bóias). Elaboraram-se mapas de velocidade média diária dos ventos e de densidade de potência na altura de 100 m, relativa ao período de janeiro de 1998 a dezembro de 2010. Com base no potencial eólico, dois pontos foram selecionados (L1 no Ceará e L2 no Rio Grande do Norte), cujas distribuições das velocidades médias diárias do vento foram ajustadas por funções de densidade de probabilidade Weibull, permitindo estimar a produção de energia elétrica em, aproximadamente, 95% dos dias do período entre janeiro de 1998 e dezembro de 2011. Em toda a extensão da costa nordestina foram encontrados recursos eólicos abundantes, em grande parte, devido à presença dos Alísios que atingem, durante todo o ano, a costa brasileira a velocidades médias de, no mínimo, 6 m s-1. Duas regiões se destacam por seu potencial eólico. A primeira, o litoral entre as cidades de São Luis do Maranhão e Natal (velocidades médias superiores 8 m s-1) e a segunda a oeste do Estado do Maranhão até a foz do rio Amazonas (com ventos de velocidades médias entre 7 e 8 m s-1). O produto multi-satélite Blended Sea Winds (BSW) mostrou ser eficaz na avaliação dos recursos eólicos ao largo da costa nordeste do Brasil. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The efficiency of the multi-satellite Blended Sea Winds (BSW) product to assess offshore wind power resources of the NE coast of Brazil is investigated. The BSW product, which consists in a fusion of various ocean observing remote sensors, presents several advantages, namely the high spatial resolution and substantially higher sampling rate compared to observations acquired by individual satellite remote sensors. A 12-year long data series (1998-2010) of the BSW product is processed with a median filter, in order, to reduce noise and achieve more reliable winds speed estimates. This dataset is then validated and calibrated by comparison with buoy data of the Program PIRATA, through a linear regression model. Average speed winds of, at least, 6 m s-1 all year round were found throughout the entire extension of the NE coast of Brazil. Winds maps present the daily winds speeds and their respective power densities at 100m hub height for the period of 1998-2010. Based on their energy potential two points were further selected for analysis: L1 (offshore of Ceará state) and L2 (offshore of Rio Grande do Norte state) and Weibull distributions were fitted to their daily mean winds speed data series. Both locations showed promising wind energy potential with winds averaging above 8 m s-1 and turbine activity (not at constant output) above 95% of the time in both locations. Furthermore, two regions of high potential were found: (i) offshore the states of Maranhão (MA) to Rio Grande do Norte (RN), between the cities of São Luis do Maranhão and Natal, where winds blow, in average, above 8 m s-1 and (ii) eastwards of the State of Maranhão until the mouth of the Amazon River with average winds speeds between 7 to 8 m s-1. Results demonstrate that the multi-satellite BSW product provides a valid estimation of the wind resources offshore the NE coast of Brazil.
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DESRAMA ARTIFICIAL EM EUCALIPTO E SEU EFEITO NA RESISTÊNCIA A DANOS POR VENTO E NÓS DA MADEIRA.

CARDOSO, A. L. 15 July 2011 (has links)
Made available in DSpace on 2016-08-29T15:36:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_4999_.pdf: 1657727 bytes, checksum: a01030a5e40bb2bca2e3941bc0895770 (MD5) Previous issue date: 2011-07-15 / RESUMO CARDOSO, Ariana de Lima. Desrama artificial em eucalipto e seu efeito na resistência a danos por vento e nós da madeira. 2011. Dissertação (Mestrado em Ciências Florestais) Universidade Federal do Espírito Santo, Jerônimo Monteiro-ES. Orientador: Prof. Dr. Aderbal Gomes da Silva. Coorientadores: Dr. Antônio Marcos Rosado e Prof. Dr. Edvaldo Fialho Reis. O objetivo deste trabalho foi testar a influência de diferentes níveis de desrama em plantios clonais do híbrido Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis, na região do Vale do Rio Doce, MG, visando à minimização de danos por ventos, bem como estudar a influência da desrama na formação dos nós e no aumento da resistência a quebra por vento. O experimento foi desenvolvido em povoamentos híbridos de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis, no espaçamento 3,00 x 3,33 m com os clones A e B, no município de Belo Oriente, MG. Foram utilizados 3 tratamentos de desrama artificial, 4 repetições, em plantas a partir dos 24 meses de idade. Para avaliar a influência dos níveis de desrama na resistência da madeira dos clones A e B, foi empregada a metodologia do teste de resistência. As características dendrométricas avaliadas: altura total, diâmetro a altura do peito, altura comercial e altura de quebra não foram influenciadas pelos níveis de desrama artificial. O clone A mostrou-se mais resistente que o clone B. Em relação à força para tocar o solo, não foi possível identificar uma relação entre os níveis de desrama e um aumento da força para tocar o solo. O nível de desrama artificial D2 foi o que mais contribuiu para o aumento da força para quebrar e que mais contribuiu para a redução das perdas da porcentagem de hectares danificados. A produção dos clones não foi afetada pelos níveis de desrama artificial. Para a classe de diâmetro (<0,50 cm), houve diferença estatística para a posição de avaliação que foi feita até 5m de altura, porém não houve interação significativa entre clone e posição; clone e níveis de desrama artificial. Para a classe de diâmetro (0,50-1,00 cm), a posição de avaliação dos nós (até 5m de altura) ao longo do tronco diferiu significativamente ao nível de 5% pelo teste de Tukey, além disso, o efeito da aplicação dos níveis de desrama artificial foi o mesmo para os clones A e B. O número de nós externos para a classe de diâmetro (> 1,00 cm) nos níveis de desrama de D1 e D2 diferiram da testemunha T1 ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey. Houve interação significativa entre os clones e as posições de avaliação de nós externos para a classe de diâmetro (>1,00 cm). O nível de desrama artificial D2 é o mais indicado para o aumento da resistência da força para tombar, sendo comprovado para o clone A. A aplicação do nível de desrama D2 contribui para o aumento da resistência a quebra pelo vento, implicando diretamente a redução da perda de hectares em florestas clonais de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis. A cicatrização e o fechamento dos ferimentos promovidos pelos níveis de desrama artificial contribuíram para o aumento da madeira limpa, redução de nós e melhoria da resistência da madeira. Palavras-chave: Desrama artificial, floresta plantada, qualidade da madeira, vento
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Qualidade da madeira de árvores de clone de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla inclinadas por ação de ventos para produção de celulose

Boschetti, Walter Torezani Neto 26 February 2014 (has links)
Made available in DSpace on 2016-08-29T15:37:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_7383_DISSERTAÇÃO_MESTRADO_WALTER_T_N_BOSCHETTI.pdf: 3562984 bytes, checksum: b2a92bfe6169dbef55e4e33a555a75a5 (MD5) Previous issue date: 2014-02-26 / Objetivou-se com este estudo a avaliação da qualidade da madeira de árvores inclinadas de clone de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla proveniente de plantios florestais afetados por ação de ventos para produção de celulose. Para tanto, avaliou-se os efeitos da inclinação do fuste em diferentes faixas, e foram estudadas as características da madeira de reação, tracionada e oposta, na região superior e inferior a inclinação, respectivamente. A produtividade do povoamento foi avaliada por meio dos parâmetros dendrométricas das árvores. A qualidade da madeira foi analisada pelas características anatômicas de fibras e vasos, densidade e composição química. O desempenho na polpação kraft foi analisado com base no rendimento depurado e número kappa. Os parâmetros dendrométricos, anatômicos, a densidade básica e a composição química da madeira foram influenciados pela inclinação do tronco. Os resultados indicaram que a inclinação afetou negativamente as variáveis dendrométricas, o volume de madeira das árvores inclinadas foi reduzido; a relação cerne:alburno das árvores não foi afetado pelas diferentes faixas de inclinação analisadas; houve maior excentricidade da medula nas árvores com maior inclinação de fuste. Anatomicamente, o diâmetro vascular foi maior na madeira normal comparado com a madeira de reação, tracionada e oposta; a frequência vascular pouco foi afetada pelas faixas de inclinação; as fibras da madeira de reação das árvores inclinadas, tracionada e oposta, aumentaram em espessura de parede, largura e diâmetro do lume. A densidade da madeira das árvores inclinadas foi inferior à madeira de árvores com o fuste reto, além disto, nas árvores inclinadas, a densidade básica foi menor na madeira oposta quando comparada à madeira tracionada. A composição química da madeira foi diferente entre árvores com o tronco reto e inclinado, na madeira de reação, tracionada e oposta, foram encontrados menores teores de extrativos e lignina que na madeira viii normal, outro fator relevante foi o maior teor de holocelulose produzido pela madeira de reação. Na polpação Kraft foi observado na madeira de reação menor rendimento e menor número kappa. Por fim, considerando as propriedades tecnológicas da madeira e a avaliação kraft, percebeu que a densidade básica e a anatomia da madeira de reação das árvores inclinadas contribuiu para diminuir no rendimento depurado da polpa, e a composição química da madeira das árvores inclinadas contribuiu para obter polpas com maior teor de deslignificação. / This study aimed to evaluate the wood quality of trees inclined of clone Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla from forest plantations affected by the action of winds for pulp production. For this purpose, was evaluated the effects of inclination, and studied the characteristics of the reaction wood, tension wood and opposite wood, the upper wood and the lower inclination, respectively. The productivity was evaluated by the parameters dendrometric trees. The quality of the wood was analyzed by means of anatomical parameters of fiber and vessels, basic density and chemical composition. The kraft pulping performance was analyzed based on screened yield and kappa number. The dendrometric parameters, anatomical parameters, the basic density and chemical composition of wood were influenced by the inclination of the trunk. The results showed that negatively affect the tilt dendrometric variables, reducing the amount of timber; the heart:sapwood ratio of trees was not affected; there was a greater eccentricity of the pith in trees with greater inclination stem. Anatomically, the vascular diameter was larger compared with normal wood in the reaction wood, tension and opposite; vascular frequency was little affected by the inclination ranges; the fibers of wood reaction by the tree inclined, tension and opposite wood, increased wall thickness, width and lumen diameter. The density of the wood of inclined trees was less to wood from trees with the straight stem, furthermore, the inclined trees, basic density was lower in the opposite wood compared to tension wood. The chemical composition was different between straight trees and leaning trees, the reaction wood, tension and opposite, content of lower extractives and lignin than normal wood, another important factor is the higher holocellulose content found in the reaction wood was found. In kraft pulp was observed the reaction wood lower yield pulp and lower kappa number. Finally, considering the technological properties of wood and kraft evaluation, realized that the basic density and wood anatomy reaction of leaning trees helped reduce the x screened yield pulp, and chemical composition of wood of leaning trees contributed to obtain pulps with higher content of delignification.
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Ferramenta para a previsão de vento e dispersão de poluentes na micro-escala atmosférica

Moraes, Marcelo Romero de January 2004 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T13:43:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 207427.pdf: 3433186 bytes, checksum: e8e281556e5aab6973c2f2a391f35a01 (MD5) / O presente trabalho teve como objetivo principal a implementação de uma ferramenta para a previsão do campo de vento e concentração de poluentes na micro-escala atmosférica. Para a obtenção deste objetivo, modelos de última geração para o cálculo do campo de vento e concentração de poluentes na atmosfera foram unificados através de uma interface totalmente concebida no SINMEC/UFSC. Esta interface foi testada e verificada utilizando dados reais e simulados de vento, apresentando bons resultados. Os modelos utilizados foram o Advanced Regional Prediction System (ARPS), California Meteorological Model (CALMET) e o California Puff Model (CALPUFF). Os resultados das simulações com os modelos ARPS e CALMET foram avaliados utilizando índices estatísticos, e apresentaram valores comparáveis aos encontrados na literatura. Os resultados obtidos para as concentrações de poluentes, como modelo CALPUFF, foram por sua vez, comparados com dados reais de concentração de poluentes, fornecidos pela empresa Tractebel Energia S.A., medidos nos arredores do complexo termoelétrico Presidente Jorge Lacerda, localizado no município de Capivari de Baixo (SC). Os resultados obtidos para concentração do poluente SO2 ficaram em torno de 30 a 60 % dentro de um fator de 2 (FAC2), que por sua vez, estão dentro intervalo esperado para concentrações calculadas pelos modelos que hoje representam o estado da arte em termos de dispersão de poluentes. A implementação desta ferramenta a nível operacional no CLIMERH/EPAGRI (Centro Integrado de Meteorologia e Recursos Hídricos/Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina S.A.) deverá cumprir o importante papel social da proteção e monitoramento da qualidade do ar em regiões do Estado de Santa Catarina afetadas, eventualmente, por problemas de poluição atmosférica. O campo de vento previsto com esta ferramenta poderá também ser utilizado no setor de geração de energia eólica, que vem se expandido nos últimos anos aqui no estado de Santa Catarina.
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Abordagem da máquina de vetor suporte otimizada por evolução diferencial aplicada à previsão de ventos

Santos, Leonardo Trigueiro dos 19 July 2013 (has links)
Resumo: As fontes de energia eólica são reconhecidas por nao emitir resíduos na atmosfera mas apresentam algumas outras questões ambientais que nao podem ser negligenciadas, possuem benefícios sociais e sao economicamente competitivas, o que indica um crescimento na aplicacão desta tecnologia. A previsão da capacidade energetica gerada em parques eolicos, sendo principalmente orientada a viabilidade de instalaçao de novos parques eolicos, gerenciamento de sistemas e planejamento de manutencães, e de interesse dos operadores do sistema e companhias de energia eletrica. O objetivo geral deste trabalho e levantar o desempenho da maquina de vetor suporte otimizada pela evolucao diferencial na identificação das series de ventos, para avaliar a viabilidade do uso destas tecnicas na previsão a curto prazo da geracao de energia eletrica proveniente destas fontes eolicas. A tecnica a ser aplicada neste trabalho, a máquina de vetor suporte à mínimos quadrados (LS-SVM, do ingles Least squares support vector machine). Uma vertente da maquina de vetor suporte original que substitui as inequações da teoria original por equacães, torna o metodo atrativo computacionalmente.Buscando um refinamento do processo de aprendizado, a evolucão diferencial e utilizado em conjunto ao de regressao. Sabendo que em sua essencia, otimizar e maximizar uma propriedade desejada do sistema enquanto simultaneamente minimiza uma característica indesejavel. O que sao estas propriedades e quao efetivamente podem ser melhoradas depende do problema em questao. Dentre diversas opcães existentes, dadas as características da otimizacao a ser realizada, optou-se por uma vertente da evolucao diferencial (ED) idealizada por Price e Storn, pesquisadores da Universidade de Berkeley, que a desenvolveram para ser um otimizador versátil, confiavel e eficiente. Esta vertente e dita alto adaptativa por otimiza seus proprios parâmetros durante as iterações da ED e e conhecida SADE, do ingles Self-adaptive Differential Evolution. Para a realizacão dos testes com os algoritmos foram utilizadas Series temporais de ventos reais, medidas pelo (Research Laboratory of Renewable Energy ,RERL) em três localidades distintas nos Estados Unidos da America. Neste contexto, as series adotadas foram as seguintes: Barnstable, Orleans e Paxton. Os testes apontam bons resultados para uma previsaão um passo a frente mas naão obteve um bom resultado para uma previsãao N passos a frente mas e mostrado que com alguns ajustes das entradas e uma melhor analise da correlação do erro esse algoritmo tem potencial para vir a ser aplicado na identificaçao e previsao de series de ventos. Alguns fatores devem ser observados quanto a identificacao de sistemas em geral, como o fato do modelo matematico ser sempre uma representaçcãao aproximada. Portanto não existe um modelo unico e ideal para um sistema e sim famílias de modelos com características e desempenhos variados.
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Análise dos efeitos determinísticos e aleatórios do vento na resposta dinâmica de uma transmissão eletromecânica

Uema, Eduardo Akira Pinheiro 24 February 2017 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologla, Departamento de Engenharia Mecanica, 2017. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-05-02T16:26:32Z No. of bitstreams: 1 2017_EduardoAkiraPinheiroUema.pdf: 6973768 bytes, checksum: c0f8cc95028518ae48a200126030a57d (MD5) / Approved for entry into archive by Ruthléa Nascimento (ruthleanascimento@bce.unb.br) on 2017-05-02T17:50:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_EduardoAkiraPinheiroUema.pdf: 6973768 bytes, checksum: c0f8cc95028518ae48a200126030a57d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-02T17:50:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_EduardoAkiraPinheiroUema.pdf: 6973768 bytes, checksum: c0f8cc95028518ae48a200126030a57d (MD5) / Este trabalho apresenta a modelagem matemática de um sistema de transmissão eletromecânica típico de uma turbina eólica incorporando modelos de flutuações determinísticas de cisalhamento do vento (wind shear) e de sombreamento da torre (tower shadow) e de perfis estocásticos de velocidade do vento, utilizando as densidades espectrais de potência de Davenport e Kaimal. Num primeiro instante, apresenta-se a formulação matemática do modelo do sistema de transmissão utilizado que inclui rotor, caixa multiplicadora e gerador síncrono de ímãs permanentes. Posteriormente, apresenta-se a formulação de dois efeitos determinísticos, um de cisalhamento do vento e outro de sombreamento da torre. Acrescentam-se ainda os perfis estocásticos de velocidade do vento usando as densidades espectrais de potência supracitadas. É apresentada também uma análise paramétrica do modelo variando a velocidade do vento à altura do cubo e o raio do rotor da turbina. O fenômeno de oscilações 3p é observado em quase todos os parâmetros de saída do modelo. A presença da torre gera um perfil dente de serra nesses parâmetros que, quando combinado com a flutuação devido ao cisalhamento do vento, é suavizado. A corrente e tensão elétrica no sistema trifásico não apresentaram diferenças significativas. A introdução de perfis estocásticos de velocidade do vento apresentou variações no coeficiente de potência e na tensão elétrica no sistema trifásico gerada pelo modelo. / This work presents the mathematical modelling of an electromechanical transmission system most commonly found in wind turbines, incorporating models of deterministic fluctuations caused by the effects of wind shear and tower shadow, as well as stochastic effects useng Davenport’s and Kaimal’s power spectral densities. Initially, the mathematical formulation of the power train is presented, including the rotor, drivetrain and permanent magnet synchronous generator (PMSG). Additionally, the effects of both wind shear and tower shadow as well as the aforementioned power spectral densities are included afterwards. A parametric analysis is also presented, varying the wind speed at hub height and the radius of the rotor. The phenomenon characterised by the 3p oscillations is observed in almost all output parameters of the model. The presence of the tower generates a sawtooth wave in these parameters, which is smoothed when combined with the wind shear effect. The current and voltage in the three-phase system have not shown any significant change when considering the deterministic fluctuations alone. The introduction of stochastic wind velocities has caused variations in the power coefficient and the three-phase voltage of the transmission system.
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Análise dinâmica do modelo padrão de edifício alto sob a ação do vento / Dynamic analysis of the standard tall building under wind action

Lavôr, Thiarly Feitosa Afonso de 31 August 2017 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-27T19:32:57Z No. of bitstreams: 1 2017_ThiarlyFeitosaAfonsodeLavôr.pdf: 8621557 bytes, checksum: 79708c0fb3a1b76aa357ff0f98231f4b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-11-23T13:37:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_ThiarlyFeitosaAfonsodeLavôr.pdf: 8621557 bytes, checksum: 79708c0fb3a1b76aa357ff0f98231f4b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-23T13:37:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_ThiarlyFeitosaAfonsodeLavôr.pdf: 8621557 bytes, checksum: 79708c0fb3a1b76aa357ff0f98231f4b (MD5) Previous issue date: 2017-11-23 / Com o aumento na altura das edificações, as estruturas ficaram gradualmente mais leves e esbeltas, tornando a influência das ações horizontais uma preocupação com a segurança e conforto do projeto, especialmente aquelas originadas pelo vento com significância no comportamento global da estrutura. Comumente os projetistas analisam as forças causadas pelo vento nos edifícios de forma estática, contudo, essa ação também apresenta um comportamento dinâmico, levando a estrutura submetida a esse carregamento responder também de forma dinâmica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicabilidade de métodos teóricos de estimativa de respostas em termos de esforços solicitantes e deslocamento de topo em edifícios altos na direção do vento, considerando o aspecto dinâmico do mesmo. Os modelos padrões estudados foram o CAARC Standard Tall Building e o Basic Building. A análise comparativa foi realizada entre os resultados do método do fator de rajada de A. G. Davenport com os resultados experimentais extraídos de ensaios de túnel de vento realizados por Oliveira (2009), Vieira (2016) e IAWE (2012), além das avaliações teóricas através dos procedimentos adotados pelas normas NBR 6123 (1988) e pelo Eurocode 1-4 (2005). O método teórico de Davenport apresentou valores com ótima correlação aos resultados experimentais, validando sua aplicação em edifícios paralelepipédicos. Como a intensidade e escala de turbulência foram os parâmetros que exerceram respectivamente, maior e menor influência nas respostas flutuantes, pôde-se verificar que a NBR 6123 (1988), de certa forma, subestima as respostas em comparação com os resultados do método de Davenport, quando considerado a influência desses parâmetros do vento flutuante. Já o Eurocode 1-4 (2005) mostrou valores mais similares ao método de Davenport quando considerado a intensidade de turbulência determinada pela norma europeia. / Due to the increasing of buildings’ height, structures have gradually become lighter and slender, making the influence of horizontal actions a matter of concern about the project’s safety and confort, specially those originated by the wind meaningful on the global behavior of the structure. Usually, designers analise the forces caused by the wind on the buildings in a static way, although this action also represents a dynamic behavior, making the structure submitted to this action also respond in a dynamic way. The target of this project was to evaluate the applicability of theoretical methods of estimate responses in terms of requiring efforts and displacement on the top of high buildings in the along-wind, considering the dinamic aspect of it. The patterns studied was CAARC Standard Tall Building and Basic Building. The comparative analysis were performed among the results of the gust factor method, of A. G. Davenport with experimental results extracted from tests of wind tunnel performed by Oliveira (2009), Vieira (2016) and IAWE (2012), besides theorics evaluations through proceedings adopted by the rules NBR 6123 (1988) and by Eurocode 1-4 (2005). The theoretical method of Davenport presented numbers with great correlation to the experimental results, validating its use in parallelepiped buildings. As the turbulence intensity and scale were the parameters that had respectively, the biggest and the lowest influence on the fluctuating responses, its possible to verify that the NBR 6123 (1988), in some way, underestimate the responses comparing to the Davenport’s method results, considering the influence of these parameters of the floating wind. On the other hand, the Eurocode 1-4 (2005) had results more similar to Davenport method when considered the turbulence intensity determined by the european standard.
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A study on wind assessment on the wind power performance : wind shear and turbulence intensity effects besides the wake modeling for a single wind turbine

Stival, Leandro Jose Lemes January 2017 (has links)
Orientador : Prof. Dr. Alexandre Kolodynskie Guetter / Coorientador : Prof. Dr. Fernando Oliveira Andrade / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 04/04/2017 / Inclui referências : f.91-97 / Resumo: A energia eólica cresceu significativamente, porém a eficiência de geração da fonte eólica gira em torno de 30% da energia cinética disponível no vento. Por este motivo é de extrema importância que estudos sejam elaborados afim de aumentar a eficiência na geração de energia. Este estudo visa investigar odesempenho da geração de energia eólica em dois parques eólicos situadosna América do Norte, através da investigação dos dados de vento e modelagem da esteira turbulenta. Os dados analisados são provenientes da turbina, SCADA, e dados coletados pelo LiDAR. A partir das análises dos dados de vento foram estimados parâmetros como tensão de cisalhamento do vento, rosa dos ventos, perfil de velocidade do vento e intensidade de turbulência. Portanto, aumentando a intensidade de turbulência, a energia gerada é superestimada em moderadas velocidades do vento e subestimada em altas velocidades do vento. Enquanto isso, os coeficientes de cisalhamento do vento variaram entre 0 e 0.2 para altas velocidades. Além disso, coeficientes de cisalhamento com valores elevados, perto de 0.4, foram encontrados em baixas velocidades do vento. Este trabalho visou também comparar modelos de esteira turbulenta de PARK (Jensen), Frandsen, Larsen and Eddy Viscosity (Ainslie) com resultados obtidos pelo LiDAR, além disso foi realizado uma simulação numérica da esteira turbulenta utilizando Fluent CFD com as equações médias de Reynolds (RANS) que resolvem o modelos de duas equações diferenciais para obter a viscosidade turbulenta. A turbulência foi fechada pelo modelo ?????, sendo o modelo de esteira turbulenta desenvolvido para uma única turbina num terreno plano. O modelo de PARK obteve os melhores resultados para linha de centro longitudinal em relação as velocidades de 6 a 8 ms-1. Entretanto, para velocidade de 9 a 12 ms-1 , o modelo de EDDY VISCOSITY apresentou o melhor desempenho. As análises de seção transversal apresentaram o modelo de PARK como melhor resultado para 500 m. Enquanto isso, para 700 m de seção transversal, o melhor desempenho foi obtido pelo modelo de LARSEN. Palavras-chave: Energia Eólica, Modelo de Esteira Turbulenta, LiDAR, Análises do Vento. / Abstract: Wind power has gained significant share in the global power production. However, the wind power output efficiency is only about 30% of the wind kinetic energy. Because of that, it is essential to study the efficiency of these power generation systems by assessing the effects that wind parameters and wakes will have on the whole system. Hence, a complete assessment of wind resources is crucial to retain full advantage of wind power. This study aims to investigate the efficiency of wind energy generation in two North American Wind Farms, through wind data investigation and wake modeling. The data analyzed are the SCADA data and the data collected by LiDAR measurements. The wind data analysis has estimated parameters as wind shear, wind rose, wind speed profile and turbulence intensity. Therefore increasing turbulence intensity the power output is overestimated at moderate wind speeds and underestimated at higher wind speeds. Meanwhile, the wind shear coefficients were found to vary between 0 and 0.2 at higher inflow velocities. High wind shear values, close to 0.4, were recorded for lower inflow velocities. The goal of the wake models is to simulate the turbine induced wind speed deficits and the ratio of restoration to the free stream velocity. This work has compared the PARK (Jensen), Frandsen, Larsen and Eddy Viscosity (Ainslie) models with LiDAR wake measurements, besides that it has performed a numerical simulation of the wind turbine wake using the Fluent CFD with the Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) equations that solves two differential equation model to obtain turbulent viscosity. The turbulence was closed by the ????? model, where the wake modeling has been developed for a single turbine on a flat terrain. In terms of centerline wake analysis, the PARK wake model yielded the best velocity simulations for inflow winds from 6 to 8 ms-1. However, the EDDY VISCOSITY wake model yielded the best performance for wind speed bins from 9 to 12 ms-1. The cross section wake analysis presented for the 500 m cross section, the domination by the PARK model. Meanwhile, along the 700 m cross section, the LARSEN wake model produced the best simulations. Key-words: Wind Power, Wake Modeling, LiDAR, Wind Analysis.

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