Análise aerodinâmica de uma turbina eólica de eixo horizontal para microgeração de energia elétrica em ambientes rurais
Data
2019-12-03
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Resumo
The research aims at performing the aerodynamic analysis of some 4digit NACA airfoil
applied to a 3-blade horizontal axis wind turbine with 4m diameter to evaluate the project
performance and feasibility. The NACA airfoil 0012, 0015,2412 and 4415 were chosen
through bibliographic surveys due to their use in other projects and demonstration of relevant
characteristics. The aerodynamic analysis was performed by the QBlade software, which
uses as a mathematical method , the BEM methodology and the Euler-Bernoulli beam theory.
Thus, it was possible to obtain the relationships between the lift coefficients and their
respective angles of attack and lift coefficient, obtain the power coefficient and the maximum
torque, and simulate the effects of the normal and tangential static forces generated by the lift
and drag acting on the blade. Throug the analysis, it was observed that, for the evaluated
parameters, the rotor with airfoil 4415 presented better results of the relations between the
coefficients of support and drag, support and angle of attack and the quotient between support
and drag in relation to the angle of minimal attack rotation, thus, the 4415 airfoil would
enable the project implementation.
Descrição
A presente pesquisa tem como objetivo realizar a análise aerodinâmica de alguns perfis
NACA 4 dígitos aplicados a um aerogerador de eixo horizontal de 3 pás e diâmetro de 4m
para avaliar quanto ao desempenho e viabilidade do projeto. Os perfis NACA 0012,0015,2412
e 4415 foram escolhidos através do levantamento bibliográfico devido ao seu uso em outros
projetos e demonstração de características pertinentes. A análise aerodinâmica foi realizada
pelo software QBlade, que utiliza como método matemático a metodologia BEM e a Teoria
de Viga de Euler-Bernoulli. Sendo assim, foi possível obter as relações entre os coeficientes
de sustentação e seus respectivos ângulos de ataque e coeficiente de sustentação, obter o
coeficiente de potência e o torque máximo, além de simular os efeitos das forças estáticas
normal e tangencial geradas pelas forças de sustentação e arrasto atuantes na pá. Através da
análise, constatou-se que, para os parâmetros avaliados, o rotor com o perfil 4415 apresentou
melhores resultados das relações entre os coeficientes de sustentação e arrasto, sustentação e
ângulo de ataque e do quociente entre sustentação e arrasto em relação do ângulo de ataque
mínimo, sendo assim, o perfil 4415 seria o que viabilizaria a implantação do projeto.
Palavras-chave
Energia eólica, Energia - Fontes alternativas, Aerodinâmica, QBlade, Perfil NACA
Referência
BARROS, Karla Cristina Silva. Análise aerodinâmica de uma turbina eólica de eixo horizontal para microgeração de energia elétrica em ambientes rurais. 2019. 83 f. Trabalho de conclusão de curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 2019.