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Dissertação

{pt_PT=Projeto de uma Turbina de Rotor Duplo Axial com Válvulas Auto-retificadoras para Conversores de Energia das Ondas} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=A investigação e o desenvolvimento de técnicas para conversão de energia das ondas são incentivados pela necessidade atual de, por motivos ambientais, aumentar a quota de energia obtida através de fontes renováveis. Embora a utilização do dispositivo de coluna de água oscilante seja considerado o método mais adequado, não existe um consenso generalizado relativamente ao tipo de turbina que deve ser adotado. O trabalho presente consiste no projeto da geometria de um andar de uma turbina de reação. Inicialmente, o projeto unidimensional permite obter os triângulos de velocidades do escoamento. A aplicação de um método de projeto inverso para escoamento potencial possibilita a iteração da linha média da geometria do perfil bidimensional até que as características impostas sejam satisfeitas. O escoamento axial e uniforme assumido a montante do estator permite a adoção de uma distribuição de espessura conhecida. Dada a larga gama de condições de funcionamento requerida, a distribuição de espessura do rotor é otimizada de forma apresentar uma distribuição de coeficiente de pressão que permita obter resultados de desempenho favoráveis quando o ângulo de entrada sofre um determinado desvio. O estudo numérico bidimensional e tridimensional é, posteriormente, requerido de forma a verificar a consistência do projeto realizado em escoamento viscoso. O software comercial ANSYS Fluent e ANSYS CFX são utilizados. A curva de rendimento obtida com a geometria final revelou-se notavelmente apropriada para um dispositivo para conversão de energia das ondas dado que apresenta uma eficiência máxima elevada assim como uma gama de condições de funcionamento ampla e achatada., en=The research and development of wave energy converters is encouraged by the current energy market tend to increase renewable energy sources quota due to the environmental impact of fossil energy sources. Although the concept of oscillating water column is well established as the most common method for wave energy conversion, the choice of turbine to be used on this device is still a relevant investigation topic. This thesis consists in the design of a reaction turbine stage. From an initial one-dimensional analysis, it is possible to obtain the flow velocity triangles. Through an inverse design method on the assumption of potential flow, the two-dimensional blade mean line is iterated until the required flow characteristics are verified. The flow upstream the stator is assumed to be axial and uniform, consequently, a known thickness distribution is applied to this component. Since a wave energy device requires a wide range of operating conditions, the rotor thickness distribution is optimized for a certain pressure coefficient distribution which allows the deviation of the inlet flow angle without a significant impact on efficiency. A numerical analysis of the two-dimensional and three-dimensional viscous flow is, then, required to verify the previous design process. ANSYS Fluent and ANSYS CFX are used. The performance map for the designed turbine successfully exhibited a high peak efficiency as predicted and, additionally, a wide flat operating range appropriate for a wave energy converter.}
Keywords: {pt=Energia das ondas, Dispositivos Coluna de Água Oscilante, Turbina de Rotor Duplo Axial, Turbina de Reação, Mecânica de Fluídos Computacional, en=Wave Energy, Oscillating Water Column, Twin-Rotor Axial-Inflow Turbine, Reaction Turbine, Computational Fluid Dynamics}

Discussão: julho 6, 2017, 11:0