Dissertação
FSI Analysis of Vertical Axis Wind Turbines for Urban Energy Production APPROVED
Este relatório investiga a aplicação de métodos de interação fluido-estrutura (FSI) computacional para otimizar os projetos de turbinas eólicas de eixo vertical (VAWT), com foco no desempenho aerodinâmico e na resistência estrutural. A revisão da literatura aborda vários tipos de VAWT e sua viabilidade económica em ambientes urbanos, destacando a importância da modelagem FSI avançada para lidar com desafios aerodinâmicos e estruturais únicos. A metodologia descreve a modelação avançada da interação fluído-estrutura para lidar o uso dos softwares QBlade e ReFRESCO para simular as respostas aerodinâmicas e estruturais de uma turbina de eixo vertical H-Darrieus, utilizando dados experimentais em túnel de vento para validação. Vários modelos aerodinâmicos foram avaliados no QBlade, enquanto simulações CFD de alta fidelidade foram avaliadas com ReFRESCO. Os resultados da análise aerodinâmica identificaram alguns fatores chave nos coeficientes de potência Cp e de propulsão Ct. As simulações estruturais no QBlade testaram diversas teorias de vigas, número de elementos e configurações de materiais, destacando-se o impacto das propriedades dos materiais e das escolhas de design sobre as defelxões e cargas da turbina. A inclusão de alumínio, estruturas ocas e ampliação de certas dimensões da turbina aumentaram notavelmente as deflexões, enquanto uma discretização mais fina das pás melhorou a fidelidade estrutural. No geral, os resultados demonstram o potencial da interação fuído-estrutura computacional para aprimorar o design de VAWTs, fornecendo informação sobre a eficiência aerodinâmica, estabilidade estrutural e os compromissos entre configurações de materiais e geométricas.
Documentos da dissertação ainda não disponíveis publicamente
Orientação
ORIENTADOR
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Auxiliar Convidado
