Browsing by Author "Paulo, Jorge Alexandre Rente"
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- Construção, desenvolvimento e otimização de concentrador e difusor para turbina eólicaPublication . Paulo, Jorge Alexandre Rente; Ribeiro, Luís Frölén; Garcia, ValdemarO objetivo principal deste trabalho consistiu na construção, desenvolvimento e otimização de um dispositivo de captação e aceleração do vento para aumentar a potência numa turbina eólica. Efetuou-se um estudo numérico e experimental com turbinas eólicas de eixo horizontal usando-se apenas turbinas e sistemas constituídos pelo conjunto turbina e dispositivo de captação e aceleração do vento. O dispositivo usado foi do tipo concentrador-difusor, C-D. O trabalho desenvolveu-se em 3 etapas: primeiro foram efetuadas simulações numéricas, seguidas por experi ências com um modelo reduzido de turbina em túnel de vento e por m concluídas em experiências de campo. As turbinas usadas neste estudo eram constituídas por 6 pás, sendo o diâmetro de 0.108 m na turbina usada nas simulações e no túnel de vento e de 0.91 m nas experiências de campo. Nas simulações numéricas e nos ensaios no túnel de vento a velocidade de aproximação do vento variou entre 5.7 e os 10 m/s. Com base nas simulações foram construídos dois modelos de C-D. Os resultados obtidos, quer nas simulações numéricas, quer nas experiências em túnel de vento, mostraram que a potência extraída foi sempre superior quando se utilizou o sistema turbina e C-D. Das simulações numéricas veri cou-se um aumento máximo da velocidade do vento junto da turbina de 21% sendo o aumento médio de 15%. O aumento máximo na potência foi de 112% e o médio foi de 71%. Nos ensaios efetuados no túnel de vento veri caram-se aumentos na pot ência elétrica extraída para os dois dispositivos construídos: aumento má- ximo da potência foi de 153% para um aumento médio de 107%. No C-D 2 os aumentos foram de 187% e 124%, respetivamente. Nas experiências de campo foram apenas obtidos resultados preliminares da potência em função da velocidade do vento.
- Convergent-diffuser for small horizontal wind turbinesPublication . Ribeiro, Luís Frölén; Paulo, Jorge Alexandre Rente; Garcia, ValdemarA small horizontal axis wind turbine (HAWT) equipped with an annular Convergent-Diffuser (C-D) is under development. Small to medium wind turbines equipped solely with a diffuser are becoming quite common: the annular structure around the rotor decreases the pressure downstream the rotor, augmenting the air velocity and power output. It also may replace the wind vane. Previous studies for such designs, for instance Ohya, Y. 2010, report a maximum increase in power output up to 150%. We present the preliminary results of an alternative design for a convergent-divergent annular structure that involves the rotor. This structure was optimized in CFD-simulations and 2 models where built for wind tunnel measurements. The maximum power output obtained was 187% higher than the case for a rotor without the C-D structure. Field tests are undergoing at this moment for a C-D adapted in model Rutland 913 Windcharger of 90 W.
- Experimental and numerical study of diffuser augmented wind turbine - DAWTPublication . Maia, Lino André Bala; Paulo, Jorge Alexandre Rente; Ribeiro, J.E.; Ribeiro, Luís FrölénIn this work was studied the effect of a shrouded structure around a small wind turbine. The objective was assessing the induced increment on their productivity, evaluating power coefficient. Laboratory measurements showed that improvements were obtained on electrical output, resulting in a maximum increase of 120 %. Measurements showed a power augmentation by a factor about 1.5-2.3, compared with the rotor without the shroud. Where a more pronounced augmentation is achieved at lower velocities. These increments attained, comparatively with previous studies, are shown in the same order of magnitude. Whereas an enhancement more pronounced relative to previous studies made for distinct shroud designs. Numerical simulations implemented in ANSYS FLUENT, modelled the rotor performance describing a non-similar trend on their respective power coefficients, comparatively with those obtained in experimentally. CFD calculations were performed at flow (Re=25343) with values of 6 and 14 m/s to the C-D device. CFD calculations performed an evaluation of the velocity experienced in the action rotor zone, which provided maximum increase of these air velocities of 81 % and 86 %, respectively.