Estudo do uso de CFD para avaliação do vento em um campo de teste de turbina eólica de pequeno porte

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo numérico do escoamento do ar em um domínio computacional tridimensional que representa a camada limite atmosférica (CLA) em sua porção inferior. Alguns obstáculos presentes no local são modelados por blocos que representam simplificadamente sua geometria, sendo outros apenas implementados por seu comprimento de rugosidade, que é adicionado nas condições de contorno. A análise do comportamento do vento na região é necessária diante da intenção de instalar um laboratório de teste de desempenho de turbina eólica na região de Rio Grande, Rio Grande do Sul, Brasil. É utilizada a Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) como ferramenta de análise e estuda-se a sua aplicação para este caso. Utiliza-se a formulação das médias de Reynolds (RANS) e o modelo de turbulência k- SST para fechar o equacionamento, sendo a solução obtida através do software de simulação de fluidos ANSYS Fluent 14.0, pelo método dos volumes finitos. Os resultados numéricos demonstram inconsistência para o primeiro domínio considerado, sendo então proposto um domínio ampliado, com os resultados se mostrando coerentes com o comportamento do vento esperado em regiões com essas características.

This work is a numerical study of the air flow in a computational tridimensional domain which represents the atmospheric boundary layer (ABL) in the lower portion. The most near obstacles are geometrically modelled and others are represented by the roughness lenght implemented on the boundary conditions. The necessity on assessment of the wind flow in the area is surrounded by the installation of a wind-turbine performance test laboratory in Rio Grande, Rio Grande do Sul, Brasil. The Computational Fluid Dynamics is employed as analysis tool, using Reynolds-Avaraged Navier-Stokes (RANS) formulation and turbulence model k- SST on the closure of the equation system. The solution is performed with ANSYS Fluent 14.0, using Finite Volume method. Numerical results shows a nonconformity with expected for domain 1, so a larger domain is proposed, where the results are in agreement to real air flows structure over this type of terrain.