Estudo comparativo do desempenho aerodinâmico de uma turbina eólica de pequeno porte em escala real e modelo reduzido : influência do número de Reynolds

Abstract

Este trabalho consiste na comparação do desempenho de duas turbinas eólicas de pequeno porte, uma em modelo reduzido e outra em escala real, que guardam entre si uma relação de proporção de 1:3. O objetivo é quantificar a diferença do desempenho aerodinâmico, avaliada através do coeficiente de potência, para diferentes números de Reynolds, e verificar se é possível utilizar esta diferença como correção para os valores obtidos em escala reduzida. Para tanto, foram realizadas 6 simulações numéricas, 3 para a escala reduzida e 3 para a escala real, sendo cada uma localizada em diferentes pontos da pá da turbina, ou seja, com diferentes valores de corda. O perfil aerodinâmico utilizado é o NACA0012, com um ângulo de ataque de 10°. As simulações foram realizadas através dos softwares do pacote ANSYS: Designmodeler para elaboração da geometria, ICEM CFD para geração da malha e Fluent para a solução das equações governantes. Este trabalho complementa o projeto de pesquisa para desenvolvimento de uma pequena turbina eólica que está sendo realizado no Laboratório de Mecânica dos Fluidos do DEMEC/UFRGS. Os resultados mostram que o coeficiente de potência foi cerca de 11% superior para a turbina em escala real, em todos os pontos da pá considerados, indicando que, para este caso específico, é possível utilizar um fator de correção para os dados obtidos em modelo reduzido.

This work consists in the comparison of the performance of two small size wind turbines, One in reduced model and the other in real scale, that have a proportion ratio of 1:3 between each other. The objective is to quantify the diference in aerodynamic performance, evaluated through the power coefficient, for different Reynolds numbers, and verify if it is possible to utilize this difference as a correction for the values obtained in the reduced scale. Therefore, 6 numerical simulations were carried out, 3 for the reduced scale and 3 for the real scale, each one being located atdifferent points in the turbine blade, that is, with different chord values. The aerodynamic profile utilized is the NACA0012, with an angle of attack of 10°. The simulations were carried out through the ANSYS software package: Designmodeler for the elaboration of the geometry, ICEM CFD for the mesh generation, and Fluent for the solution of the governing equations. This work complements the project for the development of small wind turbine that is being carried out in the Fluid Dynamics Laboratory at DEMEC/UFRGS. The results show that the power coefficient was about 11% higher for the real scale turbine, in every points of the blade considered, indicating that, for this specific case, it is possible to use a correction factor for the data obtained in the small scale model