dc.contributor.advisor | Souza, Carlos Eduardo de | |
dc.creator | Morcelli, Augusto Cargnin | |
dc.date.accessioned | 2022-11-16T18:39:00Z | |
dc.date.available | 2022-11-16T18:39:00Z | |
dc.date.issued | 2020-10-05 | |
dc.date.submitted | 2020 | |
dc.identifier.citation | MORCELLI, A. C. Investigação da influência do coeficiente de momento aerodinâmico no controle individual de passo de turbinas eólicas de eixo horizontal e três pás. 2020. 81 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Aeroespacial)- Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, 2020. | por |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/26893 | |
dc.description | Trabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Aeroespacial, RS, 2020. | por |
dc.description.abstract | The growing demand for renewable energy drives wind exploration in Brazil and worldwide.
This market calls wind turbines manufacturers for longer-lasting, more efficient and larger
structures and equipment to harness more energy from the wind. A size growth consequence
is the increase in intensity and asymmetry of rotor structural loads. Load reduction
is always aimed to low the maintenance cost and increase durability. Individual pitch control
(IPC) of wind turbine blades emerged as an alternative to reduce loads along the turbine
structure. The effects of this type of pitch control can be verified through computational
simulations. However, poorly detailed simulations with missing data can lead to bad predictions
of the effects on a real turbine, causing imprecise results and analysis. Thus, this
work aims to investigate the influence of the aerodynamic pitching moment coefficient on
an individual pitch control in simulations of horizontal axis and three-bladed wind turbines
performed in OpenFAST. As this software aerodynamic module requires lift, drag and pitching
moment coefficients from -180 to +180 and the data provided was computed only for
a short range of angles of attack, Du-Selig and Eggers correction and Viterna extrapolation
models were used to process the data before simulations. Also, as the utilized IPC
did not take into account the blade root torsion moment during hub loads calculation, new
coordinates transformation equations were developed, implemented and tested. Following
recommendations from IEC 61400 Part 13, the main variables analyzed in this work are
blade root, tilt and yaw rotor moments. The simulation results indicated that accounting
pitching moment coefficient and implementing more general equations did not lead to significant
change in edgewise, flatwise blade root bending moments and tilt and yaw rotor
moments, thus not affecting significantly the controller dynamics. However, the torsional
blade root moment was largely affected by taking pitching moment coefficient into account.
As this may impose constraints to the pitch system design, it was suggested to introduce
this coefficient in the next individual pitch control studies to obtain more realistic results from
aerodynamic simulations, open up space for more improvements and an even more robust
controller. | eng |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Acesso Aberto | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Turbina Eólica | por |
dc.subject | Aerodinâmica | por |
dc.subject | Controle Individual | por |
dc.subject | Passo | por |
dc.subject | OpenFAST | eng |
dc.subject | Wind Turbine | eng |
dc.subject | Aerodynamics | eng |
dc.subject | Individual Pitch | eng |
dc.subject | Control | eng |
dc.title | Investigação da influência do coeficiente de momento aerodinâmico no controle individual de passo de turbinas eólicas de eixo horizontal e três pás | por |
dc.title.alternative | Investigation of the pitching moment coefficient influence on individual pitch control of three-bladed horizontal axis wind turbines | eng |
dc.type | Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação | por |
dc.degree.local | Santa Maria, RS, Brasil. | por |
dc.degree.graduation | Engenharia Aeroespacial | por |
dc.description.resumo | A crescente demanda por energias renováveis impulsiona a exploração do vento no Brasil
e no mundo. Esse mercado demanda das fabricantes turbinas e equipamentos cada vez
mais duráveis, eficientes e maiores para captar mais energia do vento. Uma das consequências
do aumento no tamanho dos aerogeradores é o aumento na intensidade e assimetria
dos carregamentos estruturais no rotor. A redução desses carregamentos é sempre
visada a fim de diminuir custos de manutenção e conferir maior durabilidade. O controle
individual de passo das pás de turbinas eólicas apresenta-se como uma alternativa para redução
de cargas ao longo de sua estrutura. Os efeitos desse tipo de controle de passo podem
ser verificados através de simulações computacionais. Entretanto, simulações pouco
detalhadas e com dados incompletos podem levar a predições ruins dos efeitos que ocorrem
em uma turbina real, causando resultados e análises imprecisos. Logo, esse trabalho
consiste em uma investigação sobre a influência do coeficiente de momento aerodinâmico
em um controle individual de passo em simulações de turbinas eólicas de eixo horizontal e
três pás realizadas no OpenFAST. Visto que o módulo aerodinâmico desse software requer
coeficientes de sustentação, arrasto e momento de -180 até +180 e os dados fornecidos
foram computados para uma pequena quantidade de ângulos de ataque, os modelos de
correção de Du-Selig e Eggers e extrapolação de Viterna foram usados para tratamento de
dados antes das simulações. Também, visto que o IPC utilizado não leva em consideração
o momento torsional na raiz das pás para calcular os carregamentos no cubo da turbina,
novas equações de transformação de coordenadas foram desenvolvidas, implementadas
e testadas. Seguindo as recomendações da IEC 61400 Part 13, as principais variáveis
analisadas nesse trabalho são os momentos na raiz das pás e momentos de arfagem e
guinada do rotor. Os resultados das simulações indicaram que levar em considerar o coeficiente
de momento aerodinâmico e implementar equações mais gerais não levaram a
mudaçnas significativas nos momentos edgewise e flatwise da raiz das pás, tampouco nos
momentos de arfagem e guinada do rotor, logo, não impactaram não dinâmica do controlador.
Entretanto, o momento de torsão foi significativamente afetado ao considerar o
coeficiente de momento nas simulações. Como isso pode impor restrições a um projeto de
controle de passo, sugere-se introduzir esse coeficiente nos próximos estudos com o controle
individual de passo para que resultados mais realistas sejam obtidos das simulações
aerodinâmicas, mais espaço se abra para melhorias e um controlador ainda mais robusto | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |