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dc.contributor.advisorSouza, Carlos Eduardo de
dc.creatorMorcelli, Augusto Cargnin
dc.date.accessioned2022-11-16T18:39:00Z
dc.date.available2022-11-16T18:39:00Z
dc.date.issued2020-10-05
dc.date.submitted2020
dc.identifier.citationMORCELLI, 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.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/26893
dc.descriptionTrabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Aeroespacial, RS, 2020.por
dc.description.abstractThe 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.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectTurbina Eólicapor
dc.subjectAerodinâmicapor
dc.subjectControle Individualpor
dc.subjectPassopor
dc.subjectOpenFASTeng
dc.subjectWind Turbineeng
dc.subjectAerodynamicseng
dc.subjectIndividual Pitcheng
dc.subjectControleng
dc.titleInvestigação da influência do coeficiente de momento aerodinâmico no controle individual de passo de turbinas eólicas de eixo horizontal e três páspor
dc.title.alternativeInvestigation of the pitching moment coefficient influence on individual pitch control of three-bladed horizontal axis wind turbineseng
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso de Graduaçãopor
dc.degree.localSanta Maria, RS, Brasil.por
dc.degree.graduationEngenharia Aeroespacialpor
dc.description.resumoA 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 robustopor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIASpor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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