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Previous issue date: 2018-08-31 / The Brazilian energy matrix is highly focused on hydroelectric plants, that have been affected by
lack of rain and long drought periods. It’s necessary to invest on alternative kinds of energy. The
wind energy is an option, since Brazil presents winds with suitable velocity for energy generation,
less than 5% of the Brazilian energy power grid is composed by wind turbines. The present work
aims to contribute to the alternative energy generation industry, having as objective the study and
analysis of flow condition over airfoils of vertical axis wind turbines. The simulation of flow over
airfoils were performed using the Pseudo-Spectral Fourier method together with the Immersed
Boundary method for discretization of the spatial domain, and the Runge-Kutta method of fourth
order for discretization of the time domain. Both instantaneous and mean values were recorded for
the lift (Cl) and drag coefficient (Cd), as well as the fields of vorticity, pressure and velocity for the
flow over the airfoils with distinctive characteristics of form and angle of attack. It is concluded
that with this first experiment, by refining the mesh, the values for Cl and Cd get close to the
references. Posteriorly, it was imposed the movement of rotation of one vertical axis wind turbine,
and simulated the flow over this turbine blades, when it was recorded both the instantaneous and
mean values of the lift, drag and power coefficient, as well as the fields of vorticity, pressure and
velocity for different values of velocities of turbine rotation for the airfoils NACA 0008 and
NACA 4308. It was possible to conclude by analyzing the values of power coefficient (Cp), Cl and
Cd obtained through simulation with the turbines that the airfoil NACA 0008 can be utilized for
energy generation, since the airfoil NACA 4308 cannot be utilized in the adopted speed ranges. / A matriz energética Brasileira é altamente focada em usinas hidrelétricas, que vêm sendo afetadas
pela falta de chuvas e longos períodos de estiagem. É necessário o investimento em fontes
energéticas alternativas. Uma das opções é a energia eólica, pois o Brasil apresenta ventos com
velocidades adequadas para geração de energia e, mesmo assim, menos de 5% da matriz energética
brasileira é constituída de turbinas eólicas. O presente trabalho visa contribuir com a indústria de
geração de energias alternativas tendo por objetivo o estudo e análise de escoamentos sobre
aerofólios de turbinas eólicas verticais. As simulações de escoamentos sobre aerofólios foram
realizadas com o método Pseudoespectral de Fourier em conjunto com o método da Fronteira
Imersa para discretização do domínio espacial, e o método de Runge-Kutta de quarta ordem para
discretização do domínio do tempo. Foram registrados os valores instantâneos e médios dos
coeficientes de sustentação (Cl) e arrasto (Cd), bem como os campos de vorticidade, pressão e
velocidades para escoamento sobre aerofólios com distintas características de forma e ângulos de
ataque. Conclui-se com esse primeiro experimento, que ao se refinar a malha, os valores de Cl e Cd
se aproximam das referências. Posteriormente, foi imposto o movimento de rotação de uma turbina
eólica de eixo vertical, e simulado o escoamento sobre as pás dessa turbina, onde foram registrados
os valores instantâneos e médios dos coeficientes de sustentação, arrasto e potência, bem como os
campos de vorticidade, pressão e velocidades para diferentes valores de velocidade de rotação da
turbina para os aerofólios NACA 0008 e NACA 4308. Foi possível concluir ao analisar os valores
de coeficiente de potência (Cp), Cl e Cd, que o aerofólio NACA 0008 pode ser utilizado para
geração de energia elétrica, já o aerofólio NACA 4308 não deve ser utilizado para a faixa de
velocidades adotadas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/8933 |
| Date | 31 August 2018 |
| Creators | Faria, Geovanne Silva |
| Contributors | Mariano, Felipe Pamplona, Mariano, Felipe Pamplona, Kinoshita, Denise, Vasco, Joel Roberto Guimarães |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental e Sanitária (EEC), UFG, Brasil, Escola de Engenharia Civil - EEC (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 8238486861925058269, 600, 600, 600, 724087251626315585, 162673199464443160 |
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