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Dissertação

{pt_PT=Projecto das pás directrizes duma turbina de ar auto-rectificadora axial de acção para conversores de energia das ondas} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=A Coluna de Água Oscilante é, indubitavelmente, um dos princípios de funcionamento mais frequentes em dispositivos de conversão de energia das ondas. Com o intuito de aumentar a eficiência e a gama de funcionamento destes dispositivos são utilizadas turbinas auto-rectificadoras. Estas apresentam dois conjuntos de pás directrizes na sua constituição, dispostos simetricamente em relação ao rotor, dispensando a utilização de válvulas rectificadoras e tornando o sistema independente do sentido do escoamento. O objectivo desta tese consiste então em dimensionar numericamente um conjunto de pás directrizes que integre uma turbina auto-rectificadora axial de acção. Apresentando o segundo estator, situado a jusante do rotor, um desalinhamento com o escoamento de saída, característico de uma configuração de pás fixas, é então realizada uma optimização bidimensional das pás directrizes no sentido de minimizar estas perdas, melhorando o desempenho global da turbina. É assim apresentada uma metodologia para o desenho das pás directrizes na tentativa de atenuar este problema, sem descurar os requisitos de entrada no rotor. Para além da optimização, são realizados cálculos em regime não-permanente, devido às separações massivas do escoamento no segundo estator, com o intuito de validar o desempenho das diferentes configurações. Por fim, procede-se à modelação tridimensional das pás directrizes, avaliando-se assim a implicação que os fenómenos complexos inerentes a um escoamento tridimensional irão ter na configuração final, permitindo validar a metodologia seguida neste trabalho, bem como averiguar o desempenho de diferentes configurações possíveis., en=The Oscillating Water Column is undoubtedly one of the most frequent operating principles in wave energy converters. In order to increase the efficiency and the operating range of these devices, self-rectifying turbines are used. These have two sets of guide vanes in their constitution, arranged symmetrically in relation to the rotor, avoiding the use of valves to rectify the reciprocating flow, thus making the system independent of the flow direction. The aim of this thesis is to dimension numerically a set of guide vanes to integrate an axial self-rectifying impulse turbine. Due to the misalignment of the second stator, located downstream of the rotor, with the outflow, characteristic of a fixed blade configuration, a two-dimensional optimization is then performed in order to minimize these losses, improving the turbine's performance. Hence, a methodology is presented for the design of the guide vanes, attempting to mitigate this problem without neglecting the rotor's entry requirements. In addition to the optimization, unsteady state computations are performed, due to the massive separations of the flow in the downstream stator, in order to validate the performance of the different configurations. Finally, a three-dimensional study of the guide vanes is carried out, evaluating the implication that the complex phenomena inherent to a three-dimensional flow will have in the final configuration, allowing to validate the methodology followed in this work, as well as to verify the performance of different possible configurations.}
Keywords: {pt=Energia das ondas, Coluna de Água Oscilante, Turbina auto-rectificadora axial, Dimensionamento de pás directrizes, Mecânica de Fluidos Computacional, Evolução Diferencial., en=Wave energy, Oscillating Water Column, Self-rectifying axial turbine, Design of guide vanes, Computational Fluid Dynamics, Differential Evolution.}

Discussão: junho 27, 2017, 16:0