Engenharia
Mecânica
Resumo
Atualmente, a geração de energia eólica tem sido cada vez mais explorada devido às suas propriedades e por ser uma energia renovável. É muito comum as turbinas serem instaladas em locais de fluxo contínuo de vento, porém elas necessitam, em sua maioria, de grandes áreas territoriais, que apresentam ventos com velocidade média de 30 km/h. No entanto, é possível observar em locais como aeroportos, estradas e composições ferroviárias a força de arrasto, que surge a partir do deslocamento do ar e que atualmente não é aproveitada. Em vista disso, o objetivo do projeto consiste no estudo da eficiência das turbinas Savonius, que permitem a geração de energia com fluxos de ar não constantes. Dessa forma, foi possível verificar diferentes arranjos a partir da modelagem de suas geometrias no OnShape, através de funções matemáticas conhecidas, e testar sua eficiência a partir de softwares de simulações CFD, como o SimScale, além de utilizar o método de volumes finitos a partir do Ansys para analisar a estrutura física e a geometria com melhor eficiência através das pressões obtidas na simulação, e, por último, realizar adaptações na geometria para mitigar os efeitos limitantes de eficiência. A partir da análise dos resultados, foi possível concluir que a hélice de bráquistóquia apresenta o melhor rendimento. Essa hélice apresenta uma pressão máxima maior que as outras turbinas testadas, e seu valor de soma de pressão foi o maior entre os quatro formatos, sendo de 77,845 Pa na etapa 2 da metodologia. Ambas as adaptações na geometria, na etapa 3, permitiram uma turbina com áreas de alta pressão mais uniformes ao mesmo tempo que apresentam áreas de baixa pressão mais próximas de zero quando comparadas com as turbinas Savonius convencionais descritas por Akawa, obtendo no final uma soma de pressões de 80,045 Pa. Dessa forma, essa geometria se mostra com muito potencial para a geração de energia, aceitando a hipótese proposta no projeto.
Palavras-chave: Turbinas Savonius, Energia Eólica, Hélices