REVISTA FUENTES

v. 22 n. 1 (2024): Fuentes, el reventón energético
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ANÁLISE DE PERFORMANCE DE TURBINAS EÓLICAS COM DIFUSOR E PÁS CURVADAS

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  • Jean Carlos de Almeida Nobre,
  • David Lohan Pereira de Sousa,
  • Jerson Rogério Pinheiro Vaz,
  • Silvio Bispo Vale
Jean Carlos de Almeida Nobre
Universidade Federal do Pará
David Lohan Pereira de Sousa
Universidade Federal do Pará
Jerson Rogério Pinheiro Vaz
Universidade Federal do Pará
Silvio Bispo Vale
Universidade Federal do Pará
DOI: https://doi.org/10.18273/revfue.v22n1-2024007

Publicado 2024-11-30

Palavras-chave

  • Turbinas eólicas,
  • Difusor,
  • Pás curvadas,
  • Otimização de rotores,
  • BEMT

Como Citar

Nobre, J. C. de A., de Sousa, D. L. P., Vaz, J. R. P., & Vale, S. B. (2024). ANÁLISE DE PERFORMANCE DE TURBINAS EÓLICAS COM DIFUSOR E PÁS CURVADAS. REVISTA FUENTES, 22(1), 99–106. https://doi.org/10.18273/revfue.v22n1-2024007

Copyright (c) 2024 REVISTA FUENTES

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Resumo

Este trabalho apresenta uma nova análise de performance de turbinas eólicas aumentadas por difusor (DAWT) e pás curvadas (efeito sweep), considerando a influência da eficiência do difusor e do empuxo, na qual é utilizada uma formulação para a velocidade do escoamento na esteira proposta por Vaz & Wood (2018). A teoria do elemento de pá foi estendida para incluir a eficiência do difusor na formulação da velocidade axial que, por sua vez, modifica o empuxo e a potência. É adicionada também uma correção para o empuxo sobre o rotor proposta por Vaz & Wood (2016), em que é utilizada uma equação quadrática para incorporar as perdas no difusor. Foi desenvolvido e implementado um algoritmo para avaliar a performance de turbinas eólicas com difusor e efeito sweep com base na Teoria do Momentum do Elemento de Pá (BEMT). O impacto do difusor é avaliado pelo fator de aumento, a razão entre a eficiência da turbina e o limite de Betz-Joukowsky. A comparação entre o experimento e o algoritmo leva em consideração o mesmo rotor e difusor utilizado por Hoopen (2009), otimizando apenas a pá onde é inserido o efeito sweep. O modelo foi validado em comparação com dados experimentais de Hoopen (2009) e mostra boa concordância com os resultados de potência, torque e empuxo para uma velocidade de 10,0 m/s, o fator de aumento demonstra boa concordância para velocidades de 7,0; 9,0; 10,0 e 11,0 m/s. Os resultados obtidos experimentalmente por Hoopen (2009) são: potência de 531,0 W, torque de 7,10 N.m e coeficiente de empuxo de 0,80. Os resultados obtidos no trabalho atual com a pá reta, são: potência de 532,6 W, torque de 7,10 N.m e coeficiente de empuxo de 0,77. Os rotores otimizados com o efeito sweep de 30° e 40° geraram a maior performance no DAWT. O rotor com efeito sweep de 30° gerou uma potência de 542,3 W, torque de 7,23 N.m e um coeficiente de empuxo de 0,69. O rotor com o efeito sweep de 40° gerou uma potência de 520,37 W, torque de 6,94 N.m e um coeficiente de empuxo de 0,60. O presente trabalho é relevante para o atual estado da arte, pois, o modelo teórico utilizado apresentou resultados satisfatórios, demonstrando a viabilidade do uso de algoritmos para análise de projetos de turbinas eólicas com difusor e efeito sweep.

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Referências

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