Análise de fenômenos hidrodinâmicos adversos ao desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: REZEK, Thiago Junqueira
Orientador(a): CAMACHO, Ramiro Gustavo Ramirez lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica
Departamento: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Turbinas hidrocinéticas com difusor
Turbinas eólicas com difusor
Descolamento de camada limite
Coeficiente de potência
Difusor
Dinâmica dos fluidos computacional
Método dos volumes finitos
Área do conhecimento CNPq:
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4131
Resumo: O presente trabalho propõe diretrizes de projeto para mitigar efeitos hidrodinâmicos indesejáveis em turbinas hidrocinéticas e eólicas dotadas de difusor. A ocorrência de descolamento de camada limite nas superfícies sólidas situadas no interior das máquinas carenadas tende a ser prejudicial ao desempenho, com frequência prejudicando a captura de massa pela máquina e, consequentemente, degradando a potência gerada. Um conjunto de estudos envolvendo o projeto e simulação do desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas por meio do método de volumes finitos é apresentado. Nesses estudos, são discutidas as condições de ocorrência desses fenômenos hidrodinâmicos, seu impacto no desempenho do ponto de vista quantitativo e estratégias de projeto para evitá-los. Os resultados desses estudos mostram que os fenômenos hidrodinâmicos prejudiciais ao desempenho são sensíveis ao carregamento do rotor. Além disso, os estudos permitem observar que a presença de uma folga de topo moderada, em conjunto com uma geometria de rotor com a raiz da pá descarregada e uma condição de carregamento específica são benéficas ao desempenho de turbinas hidrocinéticas com difusor. Por fim, são apresentadas diretrizes para o projeto de turbinas carenadas com o objetivo de guiar o projetista desses equipamentos em direção a um projeto de alto desempenho.
id UFEI_778ba7802931d704a04dbe490d84eaac
oai_identifier_str oai:repositorio.unifei.edu.br:123456789/4131
network_acronym_str UFEI
network_name_str Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
repository_id_str
spelling 2024-07-012024-09-132024-09-13T11:38:55Z2024-09-13T11:38:55Zhttps://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4131O presente trabalho propõe diretrizes de projeto para mitigar efeitos hidrodinâmicos indesejáveis em turbinas hidrocinéticas e eólicas dotadas de difusor. A ocorrência de descolamento de camada limite nas superfícies sólidas situadas no interior das máquinas carenadas tende a ser prejudicial ao desempenho, com frequência prejudicando a captura de massa pela máquina e, consequentemente, degradando a potência gerada. Um conjunto de estudos envolvendo o projeto e simulação do desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas por meio do método de volumes finitos é apresentado. Nesses estudos, são discutidas as condições de ocorrência desses fenômenos hidrodinâmicos, seu impacto no desempenho do ponto de vista quantitativo e estratégias de projeto para evitá-los. Os resultados desses estudos mostram que os fenômenos hidrodinâmicos prejudiciais ao desempenho são sensíveis ao carregamento do rotor. Além disso, os estudos permitem observar que a presença de uma folga de topo moderada, em conjunto com uma geometria de rotor com a raiz da pá descarregada e uma condição de carregamento específica são benéficas ao desempenho de turbinas hidrocinéticas com difusor. Por fim, são apresentadas diretrizes para o projeto de turbinas carenadas com o objetivo de guiar o projetista desses equipamentos em direção a um projeto de alto desempenho.This work presents design guidelines to eliminate unwanted hydrodynamic effects on diffuser augmented hydrokinetic and wind turbines. The occurrence of boundary layer separation from the solid surfaces situated inside the diffuser tends to be detrimental for performance, frequently harming the mass flow capture and, consequently, decreasing the machine’s capacity to generate power. A set of studies involving the design and CFD simulation of diffuser-augmented turbines is presented. In these studies, the conditions of occurrence of these unwanted hydrodynamic effects, their impact on performance from the quantitative point of view and design strategies to avoid them are discussed. The results show that the harmful hydrodynamic phenomena are sensitive to rotor loading. Besides, the studies show that a moderate tip clearance, in conjunction with a rotor geometry with an unloaded blade root and a specific loading condition for the rotor are beneficial to the performance of diffuser augmented hydrokinetic turbines. Lastly, guidelines for the design of diffuser-augmented turbines are presented with the objective to guide the designer towards a high standard configuration.porUniversidade Federal de ItajubáPrograma de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia MecânicaUNIFEIBrasilIEM - Instituto de Engenharia MecânicaCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICATurbinas hidrocinéticas com difusorTurbinas eólicas com difusorDescolamento de camada limiteCoeficiente de potênciaDifusorDinâmica dos fluidos computacionalMétodo dos volumes finitosAnálise de fenômenos hidrodinâmicos adversos ao desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisCAMACHO, Ramiro Gustavo Ramirezhttp://lattes.cnpq.br/6194277568885657MANZANARES FILHO, Nelsonhttp://lattes.cnpq.br/3703215687960139REZEK, Thiago JunqueiraRESEK, Thiago Junqueira. Análise de fenômenos hidrodinâmicos adversos ao desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas. 2024. 122 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2024.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)instname:Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)instacron:UNIFEILICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/4131/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINALTese_2024044.pdfTese_2024044.pdfapplication/pdf4989200https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/4131/1/Tese_2024044.pdfabcc1e98eab79b16d6f82775987c5fa6MD51123456789/41312024-09-13 12:03:58.448oai:repositorio.unifei.edu.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unifei.edu.br/oai/requestrepositorio@unifei.edu.br || geraldocarlos@unifei.edu.bropendoar:70442025-08-26T21:14:06.148933Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) - Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Análise de fenômenos hidrodinâmicos adversos ao desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas
title Análise de fenômenos hidrodinâmicos adversos ao desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas
spellingShingle Análise de fenômenos hidrodinâmicos adversos ao desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas
REZEK, Thiago Junqueira
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
Turbinas hidrocinéticas com difusor
Turbinas eólicas com difusor
Descolamento de camada limite
Coeficiente de potência
Difusor
Dinâmica dos fluidos computacional
Método dos volumes finitos
title_short Análise de fenômenos hidrodinâmicos adversos ao desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas
title_full Análise de fenômenos hidrodinâmicos adversos ao desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas
title_fullStr Análise de fenômenos hidrodinâmicos adversos ao desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas
title_full_unstemmed Análise de fenômenos hidrodinâmicos adversos ao desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas
title_sort Análise de fenômenos hidrodinâmicos adversos ao desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas
author REZEK, Thiago Junqueira
author_facet REZEK, Thiago Junqueira
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv CAMACHO, Ramiro Gustavo Ramirez
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/6194277568885657
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv MANZANARES FILHO, Nelson
dc.contributor.advisor-co1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/3703215687960139
dc.contributor.author.fl_str_mv REZEK, Thiago Junqueira
contributor_str_mv CAMACHO, Ramiro Gustavo Ramirez
MANZANARES FILHO, Nelson
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
topic CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
Turbinas hidrocinéticas com difusor
Turbinas eólicas com difusor
Descolamento de camada limite
Coeficiente de potência
Difusor
Dinâmica dos fluidos computacional
Método dos volumes finitos
dc.subject.por.fl_str_mv Turbinas hidrocinéticas com difusor
Turbinas eólicas com difusor
Descolamento de camada limite
Coeficiente de potência
Difusor
Dinâmica dos fluidos computacional
Método dos volumes finitos
description O presente trabalho propõe diretrizes de projeto para mitigar efeitos hidrodinâmicos indesejáveis em turbinas hidrocinéticas e eólicas dotadas de difusor. A ocorrência de descolamento de camada limite nas superfícies sólidas situadas no interior das máquinas carenadas tende a ser prejudicial ao desempenho, com frequência prejudicando a captura de massa pela máquina e, consequentemente, degradando a potência gerada. Um conjunto de estudos envolvendo o projeto e simulação do desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas por meio do método de volumes finitos é apresentado. Nesses estudos, são discutidas as condições de ocorrência desses fenômenos hidrodinâmicos, seu impacto no desempenho do ponto de vista quantitativo e estratégias de projeto para evitá-los. Os resultados desses estudos mostram que os fenômenos hidrodinâmicos prejudiciais ao desempenho são sensíveis ao carregamento do rotor. Além disso, os estudos permitem observar que a presença de uma folga de topo moderada, em conjunto com uma geometria de rotor com a raiz da pá descarregada e uma condição de carregamento específica são benéficas ao desempenho de turbinas hidrocinéticas com difusor. Por fim, são apresentadas diretrizes para o projeto de turbinas carenadas com o objetivo de guiar o projetista desses equipamentos em direção a um projeto de alto desempenho.
publishDate 2024
dc.date.issued.fl_str_mv 2024-07-01
dc.date.available.fl_str_mv 2024-09-13
2024-09-13T11:38:55Z
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2024-09-13T11:38:55Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4131
url https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4131
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.references.pt_BR.fl_str_mv RESEK, Thiago Junqueira. Análise de fenômenos hidrodinâmicos adversos ao desempenho de turbinas hidrocinéticas carenadas. 2024. 122 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2024.
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Itajubá
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica
dc.publisher.initials.fl_str_mv UNIFEI
dc.publisher.country.fl_str_mv Brasil
dc.publisher.department.fl_str_mv IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Itajubá
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
instname:Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)
instacron:UNIFEI
instname_str Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)
instacron_str UNIFEI
institution UNIFEI
reponame_str Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
collection Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/4131/2/license.txt
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/4131/1/Tese_2024044.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33
abcc1e98eab79b16d6f82775987c5fa6
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) - Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@unifei.edu.br || geraldocarlos@unifei.edu.br
_version_ 1854751281379278848

Registros relacionados