Análise do escoamento sobre um aerofólio de turbina eólica com previsão de transição laminar-turbulento
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Data
2024-03-28
Autores
Orientador
Souza, Daniel Sampaio 
Coorientador
Pós-graduação
Curso de graduação
São João da Boa Vista - FESJBV - Engenharia Aeronáutica
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
O presente trabalho de conclusão de curso traz uma investigação sobre a transição do escoamento no
aerofólio S809, comumente utilizado em turbinas eólicas, utilizando simulações de fluidodinâmica
computacional (CFD, do inglês Computational Fluid Dynamics) para diferentes ângulos de ataque
utilizando uma abordagem por média de Reynolds das equações de Navier-Stokes (RANS, do inglês
Reynolds-Averaged Navier-Stokes). Para capturar a transição foi utilizado o modelo de turbulência
kωSSTLM proposto por Langtry e Menter, que adiciona duas equações a serem resolvidas pelo sistema,
da energia cinética turbulenta e da taxa específica de dissipação.
Por meio das simulações, foi possível observar a transição do escoamento e sua influencia nos campos
de pressão, velocidade e energia cinética turbulenta. Todavia, os resultados mostraram que a causa
raiz da transição é uma separação laminar que ocorre no gradiente de pressão desfavorável. O baixo
número de Reynolds escolhido para as simulações pode ser um dos responsáveis pela separação da
camada limite, entretanto, esse comportamento não é o esperado para ângulos de ataque pequenos.
Além disso, por conta do baixo número de Reynolds, não foi possível encontrar dados experimentais
que comprovassem a existência da bolha de separação e sua influencia na turbulência do escoamento.
Para comparar os resultados dos coeficientes aerodinâmicos, de pressão e de atrito na parede obtidos
nas simulações foi utilizado o software de fonte aberta XFLR5.
Resumo (inglês)
This final course project presents an investigation into the flow transition on the S809 airfoil, commonly
used in wind turbines, utilizing computational fluid dynamics (CFD) simulations for different angles
of attack employing a Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) approach. To capture the transition,
the kωSSTLM turbulence model proposed by Langtry and Menter was employed, introducing two
additional equations for turbulent kinetic energy and specific rate of dissipation to be solved by the
system.
Through the simulations, it was possible to observe the flow transition and its influence on pressure,
velocity, and turbulent kinetic energy fields. However, the results indicated that the root cause of the
transition is laminar separation occurring in the unfavorable pressure gradient. The low Reynolds
number chosen for the simulations may contribute to the appearance of the separation bubble; however,
this behavior is not expected for small angles of attack. Additionally, due to the low Reynolds number,
experimental data validating the existence of the separation bubble and its influence on flow turbulence
could not be found. The open-source software XFLR5 was used to compare the results.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português
Como citar
ALVES, M. C. S. Análise do escoamento sobre um aerofólio de turbina eólica com previsão de transição laminar-turbulento. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Aeronáutica) — Faculdade de Engenharia, Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", São João da Boa Vista, 2024.