Otimização de perfis aerodinâmicos aplicados em aerogeradores do tipo TEEH utilizando algoritmo genético

In Brazil, the search for the use of renewable sources to produce electric energy is growing and wind is a good alternative, as there is seasonal complementarity with water, contributing to the country's energy diversity. For the best use of the energy available in the wind, it is necessary tha...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Freitas, Allef Lucas Teixeira Araujo de
Outros Autores: Freire Júnior, Raimundo Carlos Silvério
Formato: bachelorThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Otimização de aerofólio
perfil aerodinâmico
algoritmo genético
Blade Element Momentum
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/42961
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spelling ri-123456789-429612021-10-18T15:02:09Z Otimização de perfis aerodinâmicos aplicados em aerogeradores do tipo TEEH utilizando algoritmo genético Optimization of aerodynamic profiles applied to HAWT wind generators using genetic algorithm Freitas, Allef Lucas Teixeira Araujo de Freire Júnior, Raimundo Carlos Silvério Sandi Itamar Schafer de Souza Freire Júnior, Raimundo Carlos Silvério Souza, Sandi Itamar Schafer de Bessa, Kleiber Lima de Otimização de aerofólio perfil aerodinâmico algoritmo genético Blade Element Momentum In Brazil, the search for the use of renewable sources to produce electric energy is growing and wind is a good alternative, as there is seasonal complementarity with water, contributing to the country's energy diversity. For the best use of the energy available in the wind, it is necessary that wind turbine blades have more efficient aerodynamic profiles. In this work, we sought to find aerodynamic profiles of greater efficiency using the genetic algorithm developed in Matlab, XFOIL to obtain the aerodynamic characteristics of the airfoil and the Blade Element Momentum (BEM) methodology for the blade design. The analysis was performed considering an initial population with 300 profiles available in the database of the applied aerodynamics group at the University of Illinios in Urbana-Champaign (UIUC). For XFOIL, the International Standard Atmosphere was adopted, Reynolds numbers 58e5 and 56e5, Mach numbers 0.063, 0.095, 0.15 and 0.177, maximum number of generations of 100 and a range of attack angle from 0º to 18º resulting in 4 simulations. For the genetic algorithm, a crossing probability of 90% and 5% for mutation was adopted. Aerodynamic efficiency between the first profile of the initial and final population increased by 21.38%, 8.84%, 52% and 3.8% for simulations 1 to 4, whereas the average efficiency of the final and initial population increased by 75%, 66, 7%, 79.95%, and 75.79% in each simulation, respectively. No Brasil, a busca por utilização de fontes renováveis para a geração de energia elétrica é crescente e a eólica apresenta-se como uma boa alternativa, pois há complementariedade sazonal com a hídrica em algumas regiões, contribuindo para a diversidade energética do país. Para o melhor aproveitamento da energia disponível no vento, é necessário que pás de aerogeradores possuam perfis aerodinâmicos mais eficientes. Neste trabalho, buscou-se encontrar perfis aerodinâmicos de maior eficiência utilizando algoritmo genético desenvolvido em Matlab, o XFOIL para obter as características aerodinâmicas do aerofólio e a metodologia Blade Element Momentum (BEM) para o projeto da pá. A análise foi realizada considerando uma população inicial com 300 perfis disponíveis na base de dados do grupo de aerodinâmica aplicada da Universidade de Illinios em Urbana-Champaign (UIUC). Para o XFOIL, foi adotado a Atmosfera Padrão Internacional, números de Reynolds de 5,8x106 e 5,6x106, números de Mach de 0,063, 0,095, 0,15 e 0,177, número máximo de gerações de 100 e uma faixa de ângulo de ataque de 0º a 18º resultando em 4 simulações. Para o algoritmo genético, foi adotada uma probabilidade de cruzamento de 90% e 5% para mutação. A eficiência aerodinâmica entre o primeiro perfil da população inicial e final cresceu 21,38%, 8,84%, 52% e 3,8% para as simulações de 1 a 4, já a eficiência média da população final e inicial aumentou 75%, 66,7%, 79,95%, e 75,79% em cada simulação respectivamente. 2021-05-06T12:31:48Z 2021-10-05T15:58:21Z 2021-05-06T12:31:48Z 2021-10-05T15:58:21Z 2021-05-04 bachelorThesis 20160153131 FREITAS, ALLEF LUCAS TEIXEIRA ARAUJO DE. OTIMIZAÇÃO DE PERFIS AERODINÂMICOS APLICADOS EM AEROGERADORES DO TIPO TEEH UTILIZANDO ALGORITMO GENÉTICO. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, [S. l.], 2021. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/42961 pt_BR Attribution 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN Engenharia Mecânica
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