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Uso de Difusores em Turbinas Hidrocinéticas e seu Impacto na Eficiência ANDRÉ KUYUMJIAN LANE MAURICIO SATOSHI KARASAWA TAMASHIRO EM974-Métodos Computacionais.

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Apresentação em tema: "Uso de Difusores em Turbinas Hidrocinéticas e seu Impacto na Eficiência ANDRÉ KUYUMJIAN LANE MAURICIO SATOSHI KARASAWA TAMASHIRO EM974-Métodos Computacionais."— Transcrição da apresentação:

1 Uso de Difusores em Turbinas Hidrocinéticas e seu Impacto na Eficiência ANDRÉ KUYUMJIAN LANE MAURICIO SATOSHI KARASAWA TAMASHIRO EM974-Métodos Computacionais em Engenharia Térmica e Ambiental

2 Motivação  Existe um grande incentivo na busca de geração de energia alternativa à utilização do petróleo  A medida em que novas formas de geração de energia vão surgindo, há um incentivo para torna-las mais eficientes  Máquinas axiais horizontais movidas a fluxo tem performance diretamente relacionada com a velocidade de escoamento.

3 Motivação  Uma das formas de aumentar a velocidade do escoamento em uma turbina, seja ela eólica ou hidrocinética, é a implementação de um difusor.

4 Motivação  Do ponto de vista econômico e construtivo, os difusores são componentes baratos e simples que podem melhorar a performance das turbinas onde estão instalados  Baseado em estudos no mesmo sentido realizado em outros países, procurou-se validar, através da simulação numérica com uso do software PHOENICS, a utilização de difusores em máquinas de fluxo e seu impacto qualitativo  O enfoque deste trabalho reside na avaliação da variação de velocidade do escoamento ocasionada pelo difusor, desconsiderando efeitos da presença da turbina

5 Modelo Físico  No difusor há um desvio das linhas de corrente livre para seu interior  Considerou-se um difusor de geometria particular: uma flange no plano de saída do escoamento.

6 Modelo Físico  Esta simples modificação na geometria produz uma aceleração do escoamento no eixo central maior que a esperada de um difusor sem flange  Isto ocorre devido a natureza fluidodinâmica do escoamento, em que a presença da aba ao final do escoamento ocasiona uma forte produção de vortex gerando uma região de baixa pressão o que aumenta o fluxo mássico através do plano da turbina

7 Modelo Físico  Com a finalidade de diminuir o custo computacional e manter a qualidade dos resultados, propõe-se uma geometria bidimensional e axissimétrica para representar o difusor

8 Modelo Computacional

9  Uma malha do tipo BFC é adequada para geometrias não regulares, permitindo uma boa representação e economia no refinamento da malha para regiões de interesse

10 Modelo Computacional  O domínio implementado no software foi dividido em uma malha de 126 x 85 elementos

11 Modelo Computacional  Refinou-se a malha nas regiões de interesse, onde é previsto maior mudança no comportamento do escoamento

12 Resultados Numéricos  A simulação apresentou convergência relativamente rápida, em aproximadamente 1500 iterações  Além disso demonstrou baixos resíduos globais, conforme indicado no arquivo RESULT

13 Resultados Numéricos  Na representação da velocidade na direção X é possível perceber que o tamanho do domínio foi adequada para a geometria considerada

14 Resultados Numéricos  Na distribuição da pressão é interessante notar a zona de baixa pressão criada no interior do difusor

15 Resultados numéricos  Conforme previsto, nas proximidades do difusor há um estrangulamento das linhas de corrente, além da região de formação de vortex e consequente baixa pressão na saída.

16 Resultados Numéricos  Analisando as variáveis de resíduo para velocidades (RESU e RESV) e pressão (RESP) encontram-se no corpo do difusor e tem valores desprezíveis  Ativou-se a solução para distância adimensional (YPLS) para verificar se a escolha do número de elementos foi adequada, para isto o valor deve ser menor que 200, o que foi verificado

17 Análise dos Resultados

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20 Conclusões


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