Aplicações de uma formulação acurada e convergente para simular a condução de calor transiente em material anisotrópico no contexto de usinagem com laser para reutilização de pás de turbinas eólicas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Santos, Hygor Mathaeus Afonso
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia de Energias Renováveis
Programa de Pós-Graduação em Energias Renováveis
UFPB
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/33904
Resumo: The search for a sustainable and economically viable destination for reusing blades used in wind generation is a reason for discussion and research around the world. They are made of composite materials, usually fiber reinforced polymers (FRP). Often the destination found requires the machining of this material, which is done through cuts using a laser. Due to the characteristics of the material, it is necessary to know how heat transfer occurs in an anisotropic environment, so that heat from the laser can be controlled and spread throughout the adjacent region, called the material's thermally affected zone (HAZ). Numerical simulation is a very attractive tool for understanding this process. This work aims to use it, applying two Finite Volume Method approaches to evaluate the ZTA, namely the Multipoint Flow Approximation (MPFA) and the Two-Point Flow Approximation (TPFA). The first is more suitable for working with materials in an anisotropic environment, while the second is not capable of generating an accurate solution depending on the anisotropy configuration considered. Two cases were evaluated, one being a reference where the methods converged with the analyzed analytical solution, and the case of the laser on the wind blade, which had its conclusion based on the previous benchmark case.
id UFPB_5241403975bde824da30e9fdc371fa0f
oai_identifier_str oai:repositorio.ufpb.br:123456789/33904
network_acronym_str UFPB
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
repository_id_str
spelling Aplicações de uma formulação acurada e convergente para simular a condução de calor transiente em material anisotrópico no contexto de usinagem com laser para reutilização de pás de turbinas eólicasEnergia eólicaMétodo de Volumes FinitosAproximação de Fluxo Multiponto (MPFA)Aproximação de Fluxo de Dois Pontos (TPFA)Finite Volume MethodWind energyCNPQ::ENGENHARIASThe search for a sustainable and economically viable destination for reusing blades used in wind generation is a reason for discussion and research around the world. They are made of composite materials, usually fiber reinforced polymers (FRP). Often the destination found requires the machining of this material, which is done through cuts using a laser. Due to the characteristics of the material, it is necessary to know how heat transfer occurs in an anisotropic environment, so that heat from the laser can be controlled and spread throughout the adjacent region, called the material's thermally affected zone (HAZ). Numerical simulation is a very attractive tool for understanding this process. This work aims to use it, applying two Finite Volume Method approaches to evaluate the ZTA, namely the Multipoint Flow Approximation (MPFA) and the Two-Point Flow Approximation (TPFA). The first is more suitable for working with materials in an anisotropic environment, while the second is not capable of generating an accurate solution depending on the anisotropy configuration considered. Two cases were evaluated, one being a reference where the methods converged with the analyzed analytical solution, and the case of the laser on the wind blade, which had its conclusion based on the previous benchmark case.A busca por um destino sustentável e viável economicamente para reutilização de pás usadas em aerogeradores empregados na geração eólica é motivo de discussão e pesquisa no mundo todo. Elas são feitas de materiais compósitos, geralmente de fibras reforçadas por polímeros (FRP). Muitas vezes o destino encontrado demanda a usinagem desse material, que é feito através de cortes utilizando um laser. Devido às características do material, é necessário conhecer como se dá a transferência de calor em meio anisotrópico, para que seja feito um controle do calor proveniente do laser e que se espalha pela região adjacente, chamada de zona termicamente afetada do material (HAZ). A simulação numérica é uma ferramenta bastante atraente para compreender este processo. Este trabalho visa utilizá-la, aplicando duas abordagens do Método de Volumes Finitos para avaliar a HAZ, sendo elas a Aproximação de Fluxo Multiponto (MPFA) e a Aproximação de Fluxo de Dois Pontos (TPFA). A primeira se mostra mais adequada para trabalhar com materiais em meio anisotrópico, enquanto a segunda não é capaz de gerar uma solução acurada a depender da configuração de anisotropia considerada. Foram avaliados dois casos, sendo um de referência onde a convergência dos métodos teve a convergência com a solução analítica avaliada, e o caso do laser na pá eólica, que teve sua conclusão fundamentada no caso de benchmark anterior.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia de Energias RenováveisPrograma de Pós-Graduação em Energias RenováveisUFPBSouza, Márcio Rodrigo de Araújohttp://lattes.cnpq.br/6252231670995980Santos, Hygor Mathaeus Afonso2025-03-11T19:58:41Z2024-09-042025-03-11T19:58:41Z2024-01-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/33904porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2025-03-12T06:08:28Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/33904Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:2025-03-12T06:08:28Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
dc.title.none.fl_str_mv Aplicações de uma formulação acurada e convergente para simular a condução de calor transiente em material anisotrópico no contexto de usinagem com laser para reutilização de pás de turbinas eólicas
title Aplicações de uma formulação acurada e convergente para simular a condução de calor transiente em material anisotrópico no contexto de usinagem com laser para reutilização de pás de turbinas eólicas
spellingShingle Aplicações de uma formulação acurada e convergente para simular a condução de calor transiente em material anisotrópico no contexto de usinagem com laser para reutilização de pás de turbinas eólicas
Santos, Hygor Mathaeus Afonso
Energia eólica
Método de Volumes Finitos
Aproximação de Fluxo Multiponto (MPFA)
Aproximação de Fluxo de Dois Pontos (TPFA)
Finite Volume Method
Wind energy
CNPQ::ENGENHARIAS
title_short Aplicações de uma formulação acurada e convergente para simular a condução de calor transiente em material anisotrópico no contexto de usinagem com laser para reutilização de pás de turbinas eólicas
title_full Aplicações de uma formulação acurada e convergente para simular a condução de calor transiente em material anisotrópico no contexto de usinagem com laser para reutilização de pás de turbinas eólicas
title_fullStr Aplicações de uma formulação acurada e convergente para simular a condução de calor transiente em material anisotrópico no contexto de usinagem com laser para reutilização de pás de turbinas eólicas
title_full_unstemmed Aplicações de uma formulação acurada e convergente para simular a condução de calor transiente em material anisotrópico no contexto de usinagem com laser para reutilização de pás de turbinas eólicas
title_sort Aplicações de uma formulação acurada e convergente para simular a condução de calor transiente em material anisotrópico no contexto de usinagem com laser para reutilização de pás de turbinas eólicas
author Santos, Hygor Mathaeus Afonso
author_facet Santos, Hygor Mathaeus Afonso
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Souza, Márcio Rodrigo de Araújo
http://lattes.cnpq.br/6252231670995980
dc.contributor.author.fl_str_mv Santos, Hygor Mathaeus Afonso
dc.subject.por.fl_str_mv Energia eólica
Método de Volumes Finitos
Aproximação de Fluxo Multiponto (MPFA)
Aproximação de Fluxo de Dois Pontos (TPFA)
Finite Volume Method
Wind energy
CNPQ::ENGENHARIAS
topic Energia eólica
Método de Volumes Finitos
Aproximação de Fluxo Multiponto (MPFA)
Aproximação de Fluxo de Dois Pontos (TPFA)
Finite Volume Method
Wind energy
CNPQ::ENGENHARIAS
description The search for a sustainable and economically viable destination for reusing blades used in wind generation is a reason for discussion and research around the world. They are made of composite materials, usually fiber reinforced polymers (FRP). Often the destination found requires the machining of this material, which is done through cuts using a laser. Due to the characteristics of the material, it is necessary to know how heat transfer occurs in an anisotropic environment, so that heat from the laser can be controlled and spread throughout the adjacent region, called the material's thermally affected zone (HAZ). Numerical simulation is a very attractive tool for understanding this process. This work aims to use it, applying two Finite Volume Method approaches to evaluate the ZTA, namely the Multipoint Flow Approximation (MPFA) and the Two-Point Flow Approximation (TPFA). The first is more suitable for working with materials in an anisotropic environment, while the second is not capable of generating an accurate solution depending on the anisotropy configuration considered. Two cases were evaluated, one being a reference where the methods converged with the analyzed analytical solution, and the case of the laser on the wind blade, which had its conclusion based on the previous benchmark case.
publishDate 2024
dc.date.none.fl_str_mv 2024-09-04
2024-01-30
2025-03-11T19:58:41Z
2025-03-11T19:58:41Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/33904
url https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/33904
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia de Energias Renováveis
Programa de Pós-Graduação em Energias Renováveis
UFPB
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia de Energias Renováveis
Programa de Pós-Graduação em Energias Renováveis
UFPB
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
instname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron:UFPB
instname_str Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron_str UFPB
institution UFPB
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
repository.mail.fl_str_mv diretoria@ufpb.br|| bdtd@biblioteca.ufpb.br
_version_ 1831315360402374656