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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Simulação do comportamento aerodinâmico das pás de uma turbina eólica de eixo horizontal
Autor(es): Chaves, Cândido Arménio
Primeiro Orientador: Nhambiu , Jorge Olívio Penicela
Resumo: O objectivo deste trabalho é o de analisar o comportamento aerodinâmico das pás de uma turbina eólica de eixo horizontal. Para a realização deste objectivo a metodologia empregue consiste primeiramente na identificação de uma região critica de referência onde será extraída a velocidade média anual do vento, seguidamente é escolhido um aerofólio de base para ser optimizado com o uso de algoritmos genéticos de forma a melhorar a performance do original e reflectir melhor as condições do local escolhido. Após a optimização do aerofólio são dimensionadas as pás da turbina eólica através da teoria do rotor óptimo que permite obter o ângulo de torsão e a distribuição do comprimento da corda em cada secção das pás, após o dimensionamento das respectivas pás a sua modelagem é realizada por meio do software Fusion 360. Com o rotor modelado (conjunto das pás e do Hub) o modelo é exportado para o software Ansys onde defeitos geométricos são reparados, a malha computacional é gerada e por meio do módulo Ansys Fluent o rotor com a respectivas pás é simulado em regime transiente. Um dos principais resultados do trabalho foi a optimização bem-sucedida do aerofólio base que foi o NACA 0024. A optimização desde aerofólio permitiu gerar um perfil adequado para as condições do local escolhido que é muito superior ao NACA 0024. Outro resultado de destaque foi a possibilidade de gerar campos de pressão, campos de velocidade é modelar turbulência por meio de um software. Como conclusão foi possível observar que ferramentas de optimização como o software Xoptfoil são rápidas eficazes e baratas para lidar com aerofólios e que o Ansys serve como um complemento indispensável ao túnel de vento.
Abstract: The objective of this work is to analyze the aerodynamic behavior of horizontal-axis wind turbine blades using Ansys Fluent. To achieve this objective, the methodology employed consists of first identifying a critical reference region from which the average annual wind speed will be extracted. Then, a base airfoil is selected for optimization using genetic algorithms to improve the performance of the original and better reflect the conditions of the chosen site. After airfoil optimization, the wind turbine blades are sized using optimal rotor theory, which allows obtaining the torsion angle and chord length distribution in each blade section. After sizing the respective blades, their modeling is performed using Fusion 360 software. With the modeled rotor (blade assembly and hub), the model is exported to Ansys software, where geometric defects are repaired, the computational mesh is generated, and through the Ansys Fluent module, the rotor and its respective blades are simulated in a transient regime. One of the main results of the work was the successful optimization of the base airfoil, which was the NACA 0024. The optimization of this airfoil allowed the generation of a profile suitable for the conditions of the chosen location, which is much superior to the NACA 0024. Another outstanding result was the possibility of generating pressure fields, velocity fields and modeling turbulence through software.
Palavras-chave: Algoritmos genéticos
Aerofólio
Optimização do aerofólio
Comportamento aerodinâmico
Ansys Fluent
Pás de turbina eólica
CNPq: Engenharias
Engenharia Mecânica
Idioma: por
País: Moçambique
Editor: Universidade Eduardo Mondlane
Sigla da Instituição: UEM
metadata.dc.publisher.department: Faculdade de Engenharia
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://monografias.uem.mz/handle/123456789/5168
Data do documento: 1-Ago-2025
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