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Dissertação

{pt_PT=Aerodynamic Performance Prediction of a Wind Turbine in Steady and Unsteady Conditions Using a Panel Method} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Nos últimos anos, tem-se observado um rápido desenvolvimento tecnológico na indústria eólica com impacto no setor da energia, desempenhando um papel importante para a transição energética. As turbinas eólicas operam num ambiente instável, experimentando vários efeitos (por exemplo, mudança abruptas na velocidade do vento). Este fenómeno pode resultar em grandes flutuações nas cargas das pás da turbina e torre, afetando consequentemente o projeto de tais sistemas. O objetivo deste trabalho é o estudo aerodinâmico em condições estacionárias e não-estacionárias do escoamento potencial em torno duma turbina eólica, projetada para os testes experimentais New MEXICO usando o método de painel tridimensional desenvolvido no Instituto Superior Técnico (IST), PROPAN. Em primeiro lugar, realizou-se um estudo numérico em condições estacionárias preparatório para as simulações não-estacionárias. Consideraram-se duas velocidades de vento, 10.05 m/s (TSR=10) e 15.06 m/s (TSR=6.7). Da comparação das simulações numéricas com os dados experimentais da New MEXICO, uma boa concordância é geralmente encontrada. Em segundo lugar, estudou-se o caso da variação dinâmica do passo da pá e o seu efeito nas cargas da turbina para TSR=10. Foram considerados dois modelos para a geometria da esteira, com a principal diferença no alinhamento e geometria. As forças previstas com ambas as geometrias de esteira são comparáveis às experimentais ao atingir a solução de estado estacionário. Por outro lado, a força undershoot e overshoot que ocorrem após a mudançã do passo não podem ser capturados corretamente., en=In the recent years the wind industry has seen one of fastest-growing technological development in the energy sector, playing a massive role in the energy transition. Wind turbines operate in a very unsteady environment, therefore experiencing variable effects (i.e. sudden change in wind speed). This can result in large oscillations of the loads on the turbine blades and tower, consequently affecting the performance of such systems. The purpose of this work is the aerodynamic study under steady and unsteady inflow conditions of a wind turbine designed for the New MEXICO experiment using the three-dimensional panel method developed at Instituto Superior Técnico (IST), PROPAN. First, an extensive numerical study under steady inflow conditions is performed to obtain a well-defined turbine grid to be utilised as input for the dynamic simulations. Two undisturbed wind velocities, 10.05 m/s (TSR = 10) and 15.06 m/s (TSR = 6.7), are considered. When comparing the simulated results with the New MEXICO experimental data, a good agreement is generally found. Second, the dynamic blade pitch variation and its effect on the blade loads at TSR = 10 are described. Two different methods to create the wake geometry were applied, with the main difference of yielding a wake geometry either partially or fully aligned to the incoming wind flow. The forces predicted with both wake geometries are comparable to the experimental ones when achieving the steady state solution. On the other hand, the force undershoot and overshoot occurring after the pitch modification can not be captured properly.}
Keywords: {pt=Turbinas Eólica, Método de Painel, Escoamento Não-estacionário, MEXICO, en=Wind Turbine, Panel Method, Dynamic Inflow, MEXICO}

Discussão: julho 2, 2021, 9:0