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Dissertação

{pt_PT=Projeto e ensaio de uma turbina auto-retificadora de ação axial com pás diretrizes dispostas em múltiplas coroas} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=A turbina auto-retificadora de ação axial é uma alternativa à turbina Wells para implementação em dispositivos de aproveitamento de energia das ondas, do tipo coluna de água oscilante. Esta não apresenta uma queda abrupta de rendimento da turbina como é o caso da turbina Wells e o seu custo de construção é mais baixo do que a da turbina bi-radial. Este tipo de turbina é caracterizado por possuir um rendimento máximo moderado, devido a um desalinhamento do escoamento à saída do rotor com o ângulo das pás diretrizes a jusante do rotor. Esta inconformidade no escoamento suscita a separação do escoamento na entrada das pás diretrizes do estator de saída, o que por sua vez, induz elevadas perdas de pressão de estagnação nesta turbina. Neste sentido, de forma a reduzir estas perdas a jusante do rotor, realizou-se o projeto, construção e ensaio de um estator em várias coroas, tal como foi realizado com sucesso na turbina bi-radial. Para dimensionar o estator para esta turbina, foi necessário desenvolver uma metodologia de cálculo da geometria das diversas coroas de pás diretrizes. As pás diretrizes são constituídas por um perfil de espessura constante, construídas a partir de chapa fina cujo custo de fabrico é consideravelmente baixo. Com o intuito de avaliar o desempenho e validar a metodologia de cálculo do estator, foram estudas três configurações de turbina na instalação uni-direcional, do tipo de sucção, de 55 kW do IST, com um modelo de turbina com um rotor de 0,59 m de diâmetro. , en=The self-rectifying axial-flow impulse turbine is an alternative to the Wells turbine for implementation in wave energy devices, of the oscillating water column type. It does not present an abrupt drop in turbine performance as is the case with the Wells turbine, and it also has a lower construction cost, compared to the bi-radial turbine. This type of turbine is characterized by having moderate maximum efficiency, due to a misalignment of the flow at the outlet of the rotor with the angle of the guide-vanes downstream of the rotor. This non-conformity in the flow causes the separation of the flow at the inlet of the guide-vanes downstream of the rotor, which in turn increases the stagnation pressure losses in the turbine. In order to reduce the pressure losses in the stator downstream of the rotor, a multi-row stator was designed, constructed and tested, as successfully accomplished for the bi-radial turbine. A methodology for calculating the geometries of the various guide-vanes rows was developed. The guide-vanes profile are of constant thickness. The rows are manufactured from sheet plates allowing the manufacturing cost to be considerably lower compared to the cost of conventional blades, defined by a camber-line and a thickness distribution. In order to evaluate the performance and validate the calculation methodology of the stator, three turbine configurations were studied in the 55 Kw uni-directional, suction-type IST test rig, with a 0,59 m rotor diameter turbine model.}
Keywords: {pt=Energia das ondas, coluna de água oscilante, turbina auto-retificadora de ação axial, dimensionamento de um estator, perfil em chapa com espessura constante, estudo experimental, en=Wave energy, oscillating water column, impulse axial-flow turbine, stator design, constant thick plate profile, experimental study}

Discussão: janeiro 27, 2021, 17:0