ESTUDO NUMÉRICO E EXPERIMENTAL DE UMA TURBINA SAVONIUS HELICOIDAL COM TORÇÃO DE 180º

Autores

  • Leonardo Brito Kothe Universidade Federal do Rio Grande do Sul
  • Cássia Pederiva de Oliveira Universidade Federal do Rio Grande do Sul
  • Adriane Prisco Petry Universidade Federal do Rio Grande do Sul

DOI:

https://doi.org/10.59627/cbens.2016.1961

Palavras-chave:

Savonius Helicoidal, Testes Experimentais, Simulação Numérica

Resumo

Este artigo tem o objetivo de analisar o desempenho de uma turbina eólica de eixo vertical Savonius helicoidal com torção de 180° através de testes experimentais e simulações numéricas. As simulações numéricas são baseadas no Método de Volumes Finitos, e para tal emprega-se a metodologia RANS com o modelo k-ω SST no programa Fluent/Ansys. Os testes experimentais são realizados em túnel aerodinâmico de circuito aberto com um modelo em prototipagem da turbina Savonius helicoidal. Avalia-se, também, a qualidade de malha através método GCI (Grid Convergence Index) onde é empregada três diferentes malhas computacionais nas simulações permanente, tridimensional e com a turbina estacionária. Os testes numéricos dinâmicos, com turbina em movimento, são transientes e tridimensionais. São apresentados resultados numéricos e experimentais de coeficiente de potência e de torque os quais são comparados. Além dos resultados dos coeficientes de desempenho são apresentados resultados numéricos de campos de pressão ao redor das pás rotor. São obtidos resultados satisfatórios para as comparações numéricas e experimentais de valores de razão de velocidade de ponta de pá (λ) igual a 0,5; 0,65 e 0,8. A maior diferença percentual do coeficiente de torque dinâmico entre os resultados experimentais e numéricos encontrada é de aproximadamente 10,8%. O maior valor de coeficiente de torque ocorre para λ=0,5 e o maior valor de coeficiente de potência ocorre para λ=0,65.

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Biografia do Autor

Leonardo Brito Kothe, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Departamento de Engenharia Mecânica

Cássia Pederiva de Oliveira , Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Departamento de Engenharia Mecânica

Adriane Prisco Petry , Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Departamento de Engenharia Mecânica

Referências

Akwa, J. V.; 2010. Análise Aerodinâmica de Turbinas Eólicas Savonius Empregando Dinâmica dos Fluidos Computacional.Dissertação de Mestrado, PROMEC, UFRGS, Porto Alegre.

Akwa, J. V.; Vielmo, H. A.; Petry, A. P., 2012a. A Review on the Performance of Savonius Wind Turbines, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol.16, pp. 3054-3064.

Akwa, J. V.; Silva Jr., G. A.; Petry, A.P.,2012b. Discussion on the Verification of the Overlap Ratio Influence on Performance Coefficients of a Savonius Wind Rotor Using Computational Fluid Dynamics, Renewable Energy, v. 38, p. 141-149.

Alexander, A. J., Holownia, B. P., 1978. Wind Tunnel Tests on a Savonius Rotor, Journal of Industrial Aerodynamics, vol. 3, n. 4, pp. 343-351.

Bazzo, W. A., 1980. Desempenho de Rotores de Eixo Vertical do Tipo Savonius. Dissertação de Mestrado, UFSC, Florianópolis.

Ferziger, J. H., Peric, M., 2002. Computational Methods for Fluid Dynamics. Springer, 3ª edition, Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Hong Kong; London; Milan; Paris; Toky.

Hayashi, T.; Li, Y.; Hara, Y., 2005. Wind Tunnel Tests on a Different Phase Three Stage Savonius Rotor, JSME International Journal, Series B, vol.48, pp. 9-16.

Kamoji, M.A., Kedare, S.B., Prabhu, S.V., 2009. Performance Testes on Helical Savonius Rotors, Renewable Energy, vol. 34, pp. 521-529.

Maliska, C. R., 2004. Transferência de Calor e Mecânica dos Fluidos Computacional. LTC, 2ª edition, Rio de Janeiro, Brazil.

Menet, J. L., 2004. A Double-step Savonius Rotor for Local Production of Electricity: a Design Study, Renewable Energy, vol. 29, pp.1843-1862.

Menter, F.R., Kuntz, M., Langtry, R., 2003. Ten Years of Industrial Experience with the SST Turbulence Model, Turbulence Heat and Mass Transfer, vol. 4.

Oliveira, C. P.; 2014. Análise do Desempenho de uma Turbina Savonius Helicoidal com Torção de 180° Empregando Simulação Numérica. Dissertação de Mestrado, PROMEC, UFRGS, Porto Alegre.

Pope, A., Rae Jr., W. H., 1984. Low speed wind tunnel testing. 2ª Edição. New York, USA: John Wiley& Sons.

Roache, P. J., 1994. Perspective: A Method for Uniform Reporting of Grid Refinemente Studies, Journal of Fluids Engineering, vol. 116, pp. 405-413.

Roache, P. J., 1997. Quantification Of Uncertainty In Computational Fluid Dynamics, Annual Reviews of Fluid Mechanics., vol. 29, pp. 60-123.

Saha, U.K.; Thotla, S.; Maity, D., 2008. Optimum Design Configuration of Savanius Rotor though Wind Tunnel Experiments, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, vol. 96, pp. 1359-1375.

Savonius, S. J., 1930. Wind Rotor – Patent Number 1,766,765, United States Patent Office.

Wilcox, D. C., 1998. Turbulence Modeling for CFD. DCW Industries, Inc..

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Publicado

2016-12-13

Como Citar

Kothe, L. B., Oliveira , C. P. de, & Petry , A. P. (2016). ESTUDO NUMÉRICO E EXPERIMENTAL DE UMA TURBINA SAVONIUS HELICOIDAL COM TORÇÃO DE 180º. Anais Congresso Brasileiro De Energia Solar - CBENS, 1–8. https://doi.org/10.59627/cbens.2016.1961

Edição

Seção

Anais