Efeito da permeabilidade do tecido no desempenho de pipas de potência tipo lei

Abstract

Pipas LEI (do inglês, Leading Edge Inflatable) têm sido estudadas para geração de energia eólica com aerofólios cabeados devido a sua versatilidade e o baixo custo de fabricação e instalação. No entanto, o tecido envelhece, aumentando sua permeabilidade, o que pode comprometer o voo da pipa, reduzindo a potência gerada. Este trabalho usa CFD para avaliar o efeito do aumento da permeabilidade do tecido de uma pipa tipo LEI nos coeficientes de sustentação deste perfil aerodinâmico. A solução numérica é feita por RANS em regime permanente em domínio bidimensional, usando o modelo de turbulência k-ω. Para representar a permeabilidade do tecido é adotado o modelo de Darcy. O objetivo é avaliar como o envelhecimento do tecido afeta a capacidade de geração de potência. Considerando uma permeabilidade ao ar de 50 litros por minuto por metro quadrado sob pressão de dois mil Pascal, observa-se expressiva redução no coeficiente de sustentação e, consequentemente, a potência gerada na fase de tração é reduzida em 77% se a pipa operar em Cl máximo.

LEI kites have been researched for airborne wind energy (AWE) generation due to its flexibility and low cost of production and installation. However, as the fabric ages its permeability increases, which can affect the kite’s flight, reducing its power output. This work uses CFD to evaluate the effect of increasing fabric permeability on LEI kite lift coefficient. The numerical solution uses steady RANS with k-ω in a bidimensional domain. Darcy’s law is used to model the permeability. This work aims to assess the effect of fabric ageing on power generation potential. With 50 liter per minute per square meter of air permeability under two thousand Pascal, the lift coefficient is greatly reduced and the power output at traction drops 77% if the kite is operating at maximum Cl.