Modelagem aerodinâmica de turbinas eólicas flutuantes.

Abstract

\n Esta dissertação aborda o desenvolvimento de um método numérico para a análise de forças e momentos aerodinâmicos em turbinas eólicas fixas e flutuantes no domínio do tempo, utilizando a teoria da quantidade de movimento do elemento de pá (Blade Element Momentum Theory, BEMT) em C++. As pás são divididas em segmentos menores, onde a influência da turbina no fluxo é realizada através do cálculo de fatores de indução. Cada segmento é considerado como um aerofólio bidimensional, sendo possível estimar forças e momentos através de coeficientes para asas infinitas. A teoria da quantidade de movimento do elemento de pá, embora conceitualmente simples, é usualmente empregada com algumas correções em suas equações para se ajustar aos resultados experimentais. A inclusão de turbinas flutuantes é realizada através do movimento de corpo rígido da plataforma, que tem um impacto direto no cálculo aerodinâmico. Por não ser o objetivo deste trabalho, as equações de movimento são calculadas através de uma fonte externa e posteriormente colocadas como dado de entrada do código, simplificando assim a análise e excluindo uma fonte potencial de erro na verificação. O caso de estudo é a turbina do projeto Offshore Code Comparison Collaboration Continuation (OC4), a qual é analisada como uma turbina fixa e flutuante, utilizando uma plataforma semi-submersível. Os resultados das forças e momentos aerodinâmicos do software FAST do Laboratório Nacional de Energias Renováveis (National Renewable Energy Laboratory, NREL) são comparados ao código desenvolvido, mostrando excelente concordância para todos os casos analisados.\n