Análise do desempenho de rotores eólicos savonius empregando o método de volumes finitos

João Vicente Akwa, Adriane Prisco Petry

Resumo


Neste trabalho, são apresentados os resultados de simulações numéricas baseadas no Método de Volumes Finitos do escoamento de ar sobre um rotor eólico do tipo Savonius em operação e, também, em condições estáticas, como as encontradas na partida do mesmo. Comparam-se os resultados para diferentes domínios computacionais, bem como alternativas de discretização espacial e temporal, visando apresentar a influência destes sobre os valores obtidos e estabelecer os parâmetros computacionais adequados para a análise das turbinas em estudo. Nas simulações numéricas, desenvolvidas empregando o programa comercial Star-CCM + , a equação da continuidade e as equações de Navier-Stokes com médias de Reynolds foram resolvidas para que os campos de pressão e de velocidade do escoamento pudessem ser encontrados. Emprega-se um domínio contendo uma região com malha móvel, na qual o rotor foi inserido. A cada simulação, a velocidade angular da região de malha móvel é especificada de maneira a variar a razão de velocidade de ponta do rotor. Através da integração das tensões ocasionadas devido aos gradientes de pressão e das forças originadas pelo atrito viscoso sobre as pás do rotor eólico, obtém-se o coeficiente de torque em cada simulação. O torque e as forças atuantes no rotor também foram obtidos de forma semelhante. Com esses dados, outros parâmetros como a potência e o coeficiente de potência são obtidos. Análises dos principais parâmetros de desempenho do rotor Savonius foram realizadas e indicaram uma boa concordância com resultados experimentais e de simulações numéricas realizados por outros autores. Os resultados obtidos nas simulações apresentaram-se bastante representativos do fenômeno analisado.


Palavras-chave


Rotor Savonius, Dinâmica dos Fluidos Computacional, Coeficientes Aerodinâmicos, Desempenho.

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