Estudo Numérico da Interação entre Turbinas Eólicas Modeladas por Discos Atuantes - Mateus, Rafaela Luísa Parreira (2022)
O estudo do layout das turbinas num parque eólico permite determinar qual a melhor disposição das mesmas para consequentemente melhorar o desempenho global do parque. Dada a complexidade, este importante estudo é muitas vezes realizado com recurso a ferramentas numéricas, que envolvem um elevado esforço computacional e elevado tempo de execução. O objetivo do presente estudo é implementar um modelo de baixa exigência computacional que seja adequado para prever de forma preliminar o layout de um parque eólico, no qual podem ser identificadas interferências entre as esteiras das turbinas. Um modelo de esteira simples é acoplado à ferramenta ANSYS FLUENT r CFD através de User Defined Functions (UDF). Este modelo é baseado nas modificações propostas por El Kasmi e Masson, 2008, para o modelo de turbulência k-". A utilização das UDF confere uma versatilidade na disposição das turbinas no domínio, sem exigir alterações na geometria do domínio e na geração da malha. O presente estudo divide-se em duas partes, na primeira parte implementa-se o modelo via UDF e valida-se o modelo de previsão da esteira por comparação dos resultados numéricos obtidos com os dados experimentais do estudo de Pederson e Nielson, em 1980. O método proposto inclui o efeito de rotação do rotor pelo que se estuda a influência da sua modelação no desenvolvimento da esteira e ilustra-se a metodologia proposta para determinar as condições iniciais do escoamento de turbinas em tandem. Na segunda parte demonstram-se as potencialidades da modelação das turbinas por UDF no estudo da interação entre turbinas. Os resultados do caso de uma turbina isolada permitem concluir que o método proposto prevê eficientemente a esteira na região distante, onde se encontram as turbinas em tandem. Através dos resultados da interação entre turbinas demonstra-se o potencial do método na definição do layout de um parque eólico.