DESENVOLVIMENTO DE UMA PARAMETRIZAÇÃO DE TURBINAS EÓLICAS DE EIXO HORIZONTAL MEDIANTE USO DE ANÁLISE FLUIDO COMPUTACIONAL E LINGUAGEM PYTHON

Resumo

Este estudo conseguiu desenvolver uma parametrização para análise CFD de turbinas eólicas de eixo horizontal. Os procedimentos utilizados garantiram uma ampla gama de possibilidades de análise, desde micro rotores para aplicações urbanas até rotores de grande escala para áreas rurais, incorporando ferramentas que são amplamente utilizadas atualmente tanto no setor acadêmico quanto no comercial. Os resultados da parametrização geométrica foram extremamente satisfatórios e muito responsivos, abrangendo qualquer tipo de pá que se pretenda analisar. No entanto, o elevado número de variáveis pode ser um problema ao aplicar métodos de otimização direta, por isso é recomendável limitar esta metodologia de parametrização apenas a otimizações indiretas, tais como o método da superfície de resposta, a fim de aliviar o custo computacional, reduzindo o número de análises necessárias. Além disso, pela mesma razão, é altamente recomendável que valores apropriados para a razão e variação máxima dos parâmetros sec0 a sec5 e twist0 a twist5 sejam estudados e implementados para o caso de otimização desejado, aplicando restrições e reduzindo o número de análises necessárias. No que diz respeito à malha, a implementação do Ansys Meshing® foi super simples e prática, e os resultados foram bons, mas pode-se observar que, em alguns casos, geometrias muito complexas com aerofólios mais finos podem resultar em elementos de baixa qualidade na malha, exigindo uma análise mais cuidadosa dos parâmetros de qualidade. Além disso, é altamente recomendável verificar o parâmetro y+ para cada caso de otimização, decidindo sobre um Mf apropriado. Por fim, todos os modelos de solução, turbulência e discretização escolhidos no Ansys Fluent® foram considerados suficientes para bons resultados, conforme apresentado por Khedr & Castellani (2024), garantindo um equilíbrio entre velocidade de solução e precisão adequada. Portanto, pode-se concluir que os métodos e processos utilizados tornaram esta parametrização eficiente e muito útil para várias áreas de pesquisa e desenvolvimento de turbinas eólicas de eixo horizontal.