Análise de sensibilidade do desempenho aerodinâmico de uma turbina eólica vertical Darrieus de pequena escala - Barros, Pedro Henrique Martinez de (2021)
A demanda por fontes de energias alternativas e renováveis vem substancialmente crescendo nos últimos anos em decorrência, entre outros, de aspectos econômicos e ambientais das fontes convencionais, como o petróleo e seus derivados. Nesse contexto, fontes de energia como a solar e a eólica tem emergido como fontes renováveis atrativas. O crescimento da energia eólica no Brasil e no mundo vislumbram a possibilidade de desenvolvimento de novas tecnologias e equipamentos mais eficientes que atendam às necessidades energéticas. Desta forma, o objetivo deste trabalho é contribuir para o desenvolvimento de equipamento eólico, que possa ser empregado na geração elétrica descentralizada, por meio da análise de sensibilidade, usando o método Smoothing Spline-ANOVA (SS-ANOVA), de uma turbina eólica vertical de pequena escala do tipo Darrieus através da Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), operando com baixo TSR (tip-speed ratio). A modelagem numérica considera um escoamento incompressível, transitório, bidimensional e turbulento. Os parâmetros geométricos da turbina eólica que são analisados são: arqueamento do perfil (m), posição do arqueamento (p), espessura do perfil aerodinâmico (t), corda do perfil (c) e o ângulo de incidência das pás (α), sendo os três primeiros baseados na parametrização NACA-4 dígitos. Estes cinco parâmetros operacionais são submetidos a análise de sensibilidade SS-ANOVA, permitindo identificar que o índice de contribuição do ângulo de incidência (α) sobre o coeficiente de potência é o maior entre os demais, com contribuição de 69%. A outra contribuição significativa sobre o coeficiente de potência é a combinação do parâmetro ângulo de incidência (α) e corda do perfil (c), apresentando um índice de 15%. A contribuição referente à interação dos parâmetros ângulo de incidência (α) e espessura do perfil (t) apresenta um índice de contribuição de 4%. Através do estudo fenomenológico do escoamento, concluiu-se que o aumento do coeficiente de sustentação médio ((C_l ) ̅), associado a um coeficiente de arrasto médio ((C_d ) ̅) que seja o menor quanto possível, de modo que a eficiência aerodinâmica média ((C_l ) ̅/(C_d ) ̅) seja o maior possível, provoca o aumento do coeficiente de potência médio ((C_p ) ̅).