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Título: Análise comparativa entre gerador eólico de eixo vertical onshore e offshore utilizando o software QBlade
Título(s) alternativo(s): Comparative analysis between onshore and offshore vertical axis wind turbines using the QBlade software
Autor(es): Felipin, Leonardo Dechechi
Orientador(es): Silva, Cláudio Tavares da
Palavras-chave: Turbinas eólicas
Simulação (Computadores)
Ventos - Velocidade
Aerodinâmica
Arrasto (Aerodinâmica)
Wind turbines
Computer simulation
Winds - Speed
Aerodynamics
Drag (Aerodynamics)
Data do documento: 13-Fev-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: FELIPIN, Leonardo Dechechi. Análise comparativa entre gerador eólico de eixo vertical onshore e offshore utilizando o software Qblade. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025.
Resumo: Buscando soluções para os desafios ambientais enfrentados na atualidade a energia eólica tem se destacado como uma fonte de energia renovável importante. Na esteira deste problema este trabalho tem como objetivo simular, analisar e comparar o desempenho de uma turbina eólica de eixo vertical (VAWT) em três ambientes distintos, tanto onshore quanto offshore. Para isto utiliza-se o modelo Sandia 34 m de 500 kW desenvolvido pelo Laboratório Nacional de Sandia, com velocidade projetada de 12 m/s, com desenvolvimento e simulação a partir do software Qblade. Este estudo se deve ao ambiente marítimo oferecer vantagens relevantes quando comparadas ao ambiente terrestre. Como velocidade média do vento maior, menor turbulência do vento e a possibilidade de utilizar rotores maiores sem problemas relacionados a logística e a proximidade com as áreas habitadas. Este trabalho visa utilizar o algoritmo de simulação de escoamento XFOIL e o método de múltiplos tubos de corrente duplo (DMS) para gerar e analisar os coeficientes aerodinâmicos, torque e potência em função de variáveis como velocidade de ponta de pá, velocidade do vento, rotação, entre outros. Os resultados deste trabalho demonstram as características de desempenho do aerogerador em ambientes distintos, explicitando os efeitos de perfil de ventos em diferentes ambientes e o efeito causado pela superfície do oceano na geração de energia.
Abstract: In the pursuit of solutions to the environmental challenges faced today, wind energy has emerged as a prominent renewable energy source. Building upon this problem, the objective of this study is to simulate, analyze, and compare the performance of a vertical-axis wind turbine (VAWT) in three different environments, both onshore and offshore. The chosen baseline model is the Sandia 34 m 500 kW, developed by Sandia National Laboratories, with a projected speed of 12 m/s. The development and simulation are carried out using the Qblade software. This research is motivated by the significant advantages offered by the marine environment compared to the terrestrial environment, such as higher average wind speeds, lower wind turbulence, and the feasibility of utilizing larger rotors without logistics-related challenges or proximity issues to populated areas. This work aims to utilize the XFOIL flow simulation algorithm and the double multiple streamtube (DMS) method to generate and analyze aerodynamic coefficients, torque, and power based on variables like tip speed ratio, wind speed, rotation, among others. The results of this study demonstrate the performance characteristics of the wind turbine in different environments, elucidating the effects of wind profiles in various settings and the effect caused by the ocean surface on energy generation.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38321
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