Dissertação
Verification Study of Sliding and Overset Grid Methods- An Application to Wind Turbine CFD Simulations EVALUATED
As turbinas eólicas são sistemas dinâmicos complexos, envolvendo múltiplos efeitos acoplados. Para simulações de MFC precisas é necessário capturar o movimento das componentes da sua estrutura, o que pode ser impraticável com uma única malha. Nesse aspeto Sliding e Overset Grids são métodos conhecidos, que permitem o uso de múltiplas malhas na discretização. Como estas podem mover-se independentemente, os movimentos dos componentes da estrutura podem ser capturados, existindo já várias implementações de sucesso. Contudo, não existe na literatura qualquer estudo do impacto destas técnicas nos erros de uma simulação destes escoamentos. Portanto, o objetivo é aplicar procedimentos de Verificação em três casos de teste, para que os erros de discretização possam ser avaliados e os métodos comparados. O primeiro é um escoamento de Poiseuille, com solução exata, que permite testar rapidamente múltiplos parâmetros. O segundo é uma solução analítica inédita de um escoamento de turbina eólica, produzido pelo Método das Soluções Manufaturadas. O último caso é a turbina eólica NREL 5MW, para testar os procedimentos num caso prático. Em cada teste um estudo de sensibilidade de parâmetros é realizado, para compilar uma lista de boas práticas. Os resultados sugerem que as Sliding Grids são adequadas para a simulação de MFC de rotores de turbinas eólicas, enquanto o Overset apresenta uma propensão a dificuldades de implementação e erros mais elevados. Também se conclui que as oscilações de pressão nas interfaces, pela não-conservação de massa introduzida por estes métodos, podem ser minimizadas por esquemas de interpolação de pelo menos segunda ordem.
novembro 29, 2021, 8:0
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