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
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Orientador(a): | |
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| 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
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| 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. |
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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 |
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