A Characterization of Vertical Axis Wind Turbines
Vertical axis wind turbines (VAWT) have a number of advantages over the horizontal axis wind turbines (HAWT), however the performance is a little smaller, so that researches for their development should be continued for the implementation of these turbines in urban environment for electrical energy generation. This paper provides an overview of characterization of the VAWT, through a literature review, making comparisons with the HAWT and highlighting the advantages and disadvantages of this type of turbines. The paper also defines and compares the main exist types of VAWT for application in urban environment, so that aims to be a first step towards development of a VAWT research. Finally, this paper features how the aerodynamic optimization of a VAWT can be obtained, defining the experimental and the computational numerical analysis, by the relationship between them.
Análise computacional via CFD de uma turbina hidrocinética em condutos abertos
Esse trabalho descreve o desenvolvimento de um procedimento computacional, utilizando-se pacote comercial da dinâmica dos fluidos computacional (CFD), para a analise do comportamento e desempenho de turbinas hidrocineticas. Uma avaliacao preliminar das caracteristicas de desempenho de tres perfis aerodinâmicos, a saber NACA 015, 0018 e 0020, e efetuada para selecionar o perfil mais adequado no projeto das pas de um rotor eficiente para turbinas hidrocineticas. A selecao da geometria mais adequada de perfil aerodinâmico das pas do rotor esta baseada em sua similaridade geometrica com os perfis de pas de turbinas eolicas de eixo vertical. A analise do comportamento fluidinâmico da configuracao de rotor selecionada para a turbina hidrocinetica utiliza um modelo de turbulencia SST k-, que combina a equacao de transporte da tensao de cisalhamento com uma formulacao capaz de descrever o comportamento do fluido na regiao da camada limite. Uma turbina hidrocinetica comercial e utilizada como exemplo de validacao do procedimento computacional em CFD. A validacao e efetuada por meio da comparacao dos valores dos coeficientes de potencia obtidos com o procedimento em CFD com os valores experimentais disponiveis na literatura. Entao, efetua-se a analise do comportamento fluidodinâmico do rotor esferico-helicoidal modelado para turbinas hidrocineticas sob variadas condicoes de escoamento. Curvas do coeficiente de potencia e estimativas dos campos de velocidade do escoamento no dominio da turbina mostram o comportamento do rotor da turbina hidrocinetica em diferentes condicoes de fluxo. Os resultados computacionais obtidos para a turbina hidrocinetica fornecem informacoes relevantes sobre a potencialidade de aplicacao e viabilidade de turbinas hidrocineticas em condutos abertos.
Aero-acoustics noise evaluation of H-rotor Darrieus wind turbines
The problems aided with wind turbine noise have been one of the more studied environmental influence areas in wind energy engineering. Noise levels can be measured, but, similar to other environmental attentions, the public's perception of the noise impact of wind turbines is in part a subjective determination. The author investigated in this work the aerodynamic acoustics of one type of the VAWT (vertical axis wind turbine) which called Darrieus turbine. Darrieus turbine is suitable to be established within the densely populated city area. Therefore, the noise item is very important to investigate. In this work, Darrieus rotor has been studied numerically and aerodynamically to obtain the generated noise from blades. This work offers a method based on the FW–H (Ffowcs Williams and Hawkings) equations and its integral solutions. Time-accurate solutions can be obtained from URANS (unsteady Reynolds-averaged Navier–Stokes) equations. Blade shape, tip speed ratio and solidity effects have been studied in this work. The results indicated that the higher solidity and higher tip speed ratio rotors are more noisy than the normal turbines.