[pt] ESTUDO DE TURBINAS HIDROCINÉTICAS UTILIZANDO SIMULAÇÕES CFD 2D

[en] STUDY OF HYDROKINETIC TURBINES USING 2D CFD SIMULATIONS

[pt] CARLOS ANDRES ABANTO TIRADO

[pt] COEFICIENTE DE POTENCIA

[pt] SST K OMEGA

[pt] URANS

[pt] TURBINA DE ARRASTO

[pt] TURBINA SAVONIUS

[pt] TURBINA HIDROCINETICA

[pt] RELACAO DE VELOCIDADES

[pt] SIMULACAO CFD

[en] COEFFICIENT OF POWER

[en] SST K OMEGA

[en] URANS

[en] DRAG BASED ROTOR

[en] SAVONIUS TURBINE

[en] HYDROKINETIC TURBINE

[en] TIP SPEED RATIO

[en] CFD SIMULATION

[pt] Este trabalho investiga o desempenho de duas turbinas hidrocinéticas de eixo vertical - uma Savonius convencional (TS) e uma turbina alternativa (TA) - por meio de simulações numéricas bidimensionais utilizando CFD. As turbinas foram avaliadas em condições equivalentes de número de Reynolds, permitindo a comparação direta entre as geometrias. A metodologia incluiu geração de malha com refinamento localizado, modelagem transiente via URANS com o modelo de turbulência SST k-w, e varredura de T SR entre 0,3 e 1,3. As simulações foram validadas com dados experimentais de ensaios em túnel de vento disponíveis na literatura, por meio da modelagem de uma turbina Savonius tradicional. Após essa validação, simulou-se a turbina alternativa e sua performance foi comparada com resultados experimentais. Os resultados indicaram boa concordância entre simulação e experimento para a TS, enquanto a TA apresentou maior sensibilidade geométrica e discrepâncias acentuadas em baixos valores de T SR. No conjunto, a turbina Savonius demonstrou desempenho superior nas condições analisadas.

[en] This work analyzes the performance of two vertical-axis hydrokinetic turbines - a conventional Savonius rotor (TS) and an alternative flat-bladed turbine (TA) - through two-dimensional computational fluid dynamics simulations. Both geometries were evaluated under equivalent Reynolds numbers, allowing a direct comparison of their aerodynamic behavior. The methodology involved locally refined meshes, transient URANS simulations using the SST k-w turbulence model, and a tip speed ratio sweep from 0.3 to 1.3. The simulations were validated against experimental wind-tunnel data available in the literature by modeling a traditional Savonius rotor. After this validation step, the alternative turbine was simulated and its performance compared with laboratory measurements from LEF/PUC-Rio. Results showed good agreement between numerical and experimental curves for the Savonius rotor, while the alternative turbine exhibited greater geometric sensitivity and larger discrepancies at low T SR. Overall, the Savonius turbine outperformed the alternative design within the simulated operating range.

IGOR BRAGA DE PAULA

2025-12-15

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=74554@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=74554@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.74554