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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37548| Título: | Utilização de rotores toroidais para captação de energia maremotriz |
| Título(s) alternativo(s): | Toroidal blades for tidal energy harvesting |
| Autor(es): | Guzman, Nathalia Naspolini Cruz, Victor Gabriel da |
| Orientador(es): | Silva, Cláudio Tavares |
| Palavras-chave: | Marés Oceano - Recursos energéticos Energia - Fontes alternativas Circuitos magnéticos toroidais Turbinas Métodos de simulação Tides Ocean energy resources Renewable energy sources Toroidal magnetic circuits Turbines Simulation methods |
| Data do documento: | 1-Dez-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | GUZMAN, Nathalia Naspolini; CRUZ, Victor Gabriel da. Utilização de rotores toroidais para captação de energia maremotriz. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | Atualmente, a energia das marés é reconhecida como uma promissora fonte de energia renovável, baseada na captura da energia cinética associada aos movimentos das marés para a geração de eletricidade. Embora apresente características de ser uma fonte limpa e previsível, a exploração dessa modalidade energética enfrenta desafios tecnológicos e econômicos que demandam soluções inovadoras para seu pleno desenvolvimento. Nesse contexto, os rotores toroidais surgem como uma alternativa viável para a captação eficiente de energia das marés. Esses, são sistemas rotativos que consistem em duas pás convencionais conectadas pelas extremidades, proporcionando vantagens notáveis como a redução do arrasto causado pela formação de vórtices nas pontas das pás. A metodologia desenvolvida envolve a construção e teste das turbinas, tanto de pás retas quanto a toroidal, utilizando o software Qblade, com a utilização de um aerofólio NACA 6409 como base. E a simulação resulta na determinação do número ótimo de pás para a turbina de maré e os parâmetros de construção das pás. Na geração da geometria do design proposto, emprega-se um código escrito em MATLAB, no qual os resultados da simulação são utilizados para a criação e exportação da pá toroidal para o software de CAD. Em uma etapa subsequente, ambas as turbinas são comparativamente testadas em simulação CFD, resultando na determinação do torque necessário para operar as turbinas em velocidade de escoamento de 2 m/s a 103 RPM. Os resultados indicam que a turbina de pá toroidal requer 13% a menos de torque do que a turbina de pá reta para operar nas mesmas condições. Esta abordagem desenvolvida permite a confecção adequada do rotor toroidal, assegurando que a geometria seja adaptada com precisão aos requisitos de projeto para turbinas maremotrizes. |
| Abstract: | Currently, tidal energy is recognized as a promising source of renewable energy, based on capturing the kinetic energy associated with tidal movements for electricity generation. Although it exhibits characteristics of being a clean and predictable source, the exploration of this energy modality faces technological and economic challenges that demand innovative solutions for its full development. In this context, toroidal rotors emerge as a viable alternative for efficiently capturing tidal energy. Toroidal rotors are rotating systems consisting of two conventional blades connected at the ends, providing notable advantages, such as reducing drag caused by the formation of vortices at the blade tips. The developed methodology involves the construction and testing of comum tidal turbines with different numbers of blades using the Qblade software, utilizing NACA 6409 airfoil as a base. Simulation results in determining the optimal number of blades for the tidal turbine and the construction parameters of the toroidal rotor. To generate the geometry of the proposed design, a MATLAB code is employed, where the simulation results are used to create and export the toroidal blade to CAD software. In the subsequent stage, both straight and toroidal blade turbines are comparatively tested in a CFD simulation, resulting in the determination of the torque required to operate the turbines at a flow velocity of 2 m/s and 103 RPM. Results indicate that the toroidal-blade turbine requires 13% less torque than the straight-bladed turbine to operate under the same conditions. This developed approach allows for the proper fabrication of the toroidal rotor, ensuring that the geometry is precisely adapted to the design requirements for tidal turbines. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37548 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Mecânica |
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