Dissertação

{pt_PT=Structural analysis of a Vertical Axis Wind Turbine with a cylinder in the central axis } {} EVALUATED

{pt=A energia eólica tem beneficiado de um crescente interesse no desenvolvimento de novas e inovadoras soluções para captação da energia do vento. Alguns destes projetos têm-se desenvolvido no sentido de captar energia do vento a maiores altitudes. Esta tese segue o design e desenvolvimento de um novo conceito de turbina eólica, que consiste em aplicar o conceito de uma turbina eólica de eixo vertical a um módulo aéreo, desenvolvido pela Omnidea, cujo funcionamento se baseia no efeito de Magnus. Este trabalho avalia a viabilidade e possibilidade de construção de tal projeto. Inicialmente, alguns conceitos preliminares foram comparados num processo de avaliação de conceitos. Tendo escolhido o design geral, os principais parâmetros e valores que definem uma turbina eólica foram analisados e escolhidos de forma a maximizar a eficiência. O próximo passo consistiu em desenhar os componentes da estrutura e definir materiais, atendendo à importância de minimizar o peso. Para que o sistema possa flutuar, o peso total da estrutura e todos os componentes adjacentes ao balão não pode ultrapassar a flutuabilidade oferecida pelo mesmo, que está cheio de hélio – aproximadamente 250 kg. Após uma atualização do design decorrente dos resultados das simulações numéricas, o peso total da estrutura chegou aos 264 kg. Isto poderia ser resolvido acrescentando ao sistema um outro balão mais pequeno que dê flutuabilidade extra ou desenvolvendo um novo módulo com maior comprimento., en=Wind energy has benefited from a rising interest in the development of new and innovative solutions for harvesting wind power. Some projects have focused on harvesting wind from higher altitudes – the high-altitude wind energy systems. This thesis follows the design and development of a new wind turbine concept, which consists of applying the concept of a vertical axis wind turbine to an airborne module, based on the Magnus effect, already developed by Omnidea. This work will assess the viability of such a project. To start, a few concept ideas were compared in a concept screening process. Having chosen the main design, core parameters and values were analysed and chosen in order to maximize the efficiency. The next step was to design the mechanical components needed for the structure and define materials, taking into account the importance of minimizing the weight. For the system to float, the total weight of the structure and every part attached to the balloon could not weigh more than the buoyancy offered by the balloon – approximately 250 kg. After a design update, brought by the results of the finite element analyses, the total weight of the system rounded up to 264 kg. This could be addressed by creating a new module with higher length; or adding a smaller balloon to the existing one that could provide extra buoyancy.}
{pt=wind turbine, vertical axis wind turbine, airborne wind system, Magnus effect, composite materials, en=turbina eólica, turbina eólica de eixo vertical, sistema eólico flutuante, efeito de Magnus, materiais compósitos}

Dezembro 4, 2018, 11:0

Orientação

ORIENTADOR

António Manuel Relógio Ribeiro

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar