Please use this identifier to cite or link to this item:
http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BCGFZ6| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Análise computacional via CFD de uma turbina hidrocinética em condutos abertos |
| Authors: | Leirisson Patrick Santos |
| First Advisor: | Edna Maria de Faria Viana |
| First Referee: | Marco Tulio Correa de Faria |
| Second Referee: | Rafael Emilio Lopes |
| Third Referee: | Jorge Luis Zegarra Tarqui |
| Abstract: | Esse trabalho descreve o desenvolvimento de um procedimento computacional, utilizando-se pacote comercial da dinâmica dos fluidos computacional (CFD), para a análise do comportamento e desempenho de turbinas hidrocinéticas. Uma avaliação preliminar das características de desempenho de três perfis aerodinâmicos, a saber NACA 015, 0018 e 0020, é efetuada para selecionar o perfil mais adequado no projeto das pás de um rotor eficiente para turbinas hidrocinéticas. A seleção da geometria mais adequada de perfil aerodinâmico das pás do rotor está baseada em sua similaridade geométrica com os perfis de pás de turbinas eólicas de eixo vertical. A análise do comportamento fluidinâmico da configuração de rotor selecionada para a turbina hidrocinética utiliza um modelo de turbulência SST k-, que combina a equação de transporte da tensão de cisalhamento com uma formulação capaz de descrever o comportamento do fluido na região da camada limite. Uma turbina hidrocinética comercial é utilizada como exemplo de validação do procedimento computacional em CFD. A validação é efetuada por meio da comparação dos valores dos coeficientes de potência obtidos com o procedimento em CFD com os valores experimentais disponíveis na literatura. Então, efetua-se a análise do comportamento fluidodinâmico do rotor esférico-helicoidal modelado para turbinas hidrocinéticas sob variadas condições de escoamento. Curvas do coeficiente de potência e estimativas dos campos de velocidade do escoamento no domínio da turbina mostram o comportamento do rotor da turbina hidrocinética em diferentes condições de fluxo. Os resultados computacionais obtidos para a turbina hidrocinética fornecem informações relevantes sobre a potencialidade de aplicação e viabilidade de turbinas hidrocinéticas em condutos abertos. |
| Abstract: | This work deals with the development of a computational procedure, based on a CFD commercial package, to analyze the behavior and the performance of hydrokinetic turbines. A preliminary performance analysis of three NACA airfoils, namely NACA 015, 0018, and 0020, is performed to select the more adequate airfoil for the blade design of an efficient hydrokinetic turbine runner. The selection of the airfoil for the runner blades is based on the geometric similitude with the airfoil geometric characteristics employed in the design of vertical wind turbines. The fluid dynamic analysis of the selected runner for the hydrokinetic turbine employs a turbulent model SST k-, which combines the shear-stress transport equation and a formulation for the inner parts of the boundarylayers. A case of commercial hydrokinetic turbine is chosen for validation of the implemented CFD procedure. The validation is performed by comparing the predicted CFD values of the coefficient of power with some experimental values available in the technical literature. Then, the fluid dynamic analysis of the spherical-helical runner for hydrokinetic turbines is performed for several flow conditions. Curves of the coefficient of power and estimates of the flow velocity fields in the region of the turbine show the behavior of turbine runner for different flow conditions. The computational results rendered for the the hydrokinetic turbine provide very useful information about the applicability and feasibility of hydrokinetic turbines in open flow channels. |
| Subject: | Dinâmica dos fluidos computacional Engenharia mecânica |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BCGFZ6 |
| Issue Date: | 15-Feb-2019 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| dissertacao_final___correcao.pdf | 4.59 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.