EE - Escola de Engenharia
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- ItemAnálise do desempenho de um aerogerador de pequeno porte(2006) Acunha Junior, Ivoni Carlos; Almeida, Jorge AlbertoEste trabalho apresenta a análise do desempenho de um gerador eólico com potência nominal de 250Watt que opera com velocidade variável instalado na Fundação Universidade Federal do Rio Grande. Para monitoramento do sistema foi instalada uma torre anemométrica contendo dois anemômetros, um sensor de direção e um sistema de aquisição e armazenamento de dados (data logger), um amperímetro e um voltímetro, ambos com sistema de armazenamento de dados. Os dados de vento foram tratados estatisticamente utilizando-se a função densidade de probabilidade de Weibull. Para análise do desempenho, foram construídos os gráficos que expressam a variação da tensão, corrente e potência em função da velocidade do vento e a variação da tensão e da corrente ao longo de um dia de operação. A energia convertida pelo aerogerador também foi calculada.
- ItemAnálise do desempenho de um aerogerador de pequeno porte(2006) Acunha Junior, Ivoni Carlos; Almeida, Jorge AlbertoO objetivo deste trabalho é analisar o desempenho de um gerador eólico de pequeno porte. Para isto foi instalado um aerogerador de velocidade variável com potência nominal de 250 W. O aerogerador utiliza o sistema de estol ativo para controle de rotação e proteção, maximizando a eficiência aerodinâmica, minimizando a complexidadee os custos de fabricação do sistema os quais poderiam ser impeditivos à geração de energia com estes equipamentos em função da sua pequena capacidade de geração. Para monitoramento do sistema foi instalada uma torre anemométrica contendo dois anemômetros de três conchas, um sensor de direção do tipo leme direcional e um sistema de aquisição e armazenamento de dados (data logger), um amperímetro tipo alicate utilizado para medição da corrente elétrica e um voltímetro para medição da tensão, ambos com um sistema de armazenamento de dados e um medidor de energia. Com os dados de vento medidos no local e a potência convertida, calculada através da tensão e corrente elétrica produzida pelo aerogerador foi construída acurva de potência deste e comparada com a curva de potência fornecida pelo fabricante, onde concluímos que o desempenho deste foi muito próximo do desempenho apresentado pelo fabricante, sendo em algumas situações superior. O gráfico do coeficiente de potência deste aerogerador foi construído a fim de verificar a relação entre a potência real convertida e o potencial eólico disponível para as diversas velocidades do vento experimentadas. Com os dados de vento tratados estatisticamente utilizando a função densidade de probabilidade de Weibull e a curva de potência, foi calculada aenergia convertida pelo aerogerador e o seu fator de capacidade, o qual representa a relação entre a energia convertida pelo aerogerador em um certo intervalo de tempo e a energia existente no vento para o mesmo intervalo. Foi concluído que o aerogerador possui um desempenho aceitável para as velocidades do vento a que o mesmo foi submetido durante a operação.
- ItemUma comparação qualitativa numérica entre condensadores evaporativos de grande e pequena escala.(2012) Acunha Junior, Ivoni Carlos; Galarça, Marcelo Moraes; Porte, Anderson Favero; Santos, Elizaldo Domingues dos; Isoldi, Liércio André; Schneider, Paulo SmithEste artigo tem por objetivo avaliar qualitativamente os resultados numéricos obtidos utilizando-se CFD para modelagem de condensadores evaporativos. Compara-se resultados da literatura com aqueles obtidos a partir de um condensador evaporativo de pequena escala, para testes em laboratório. Os campos de pressão e velocidade foram avaliados. Os resultados mostraram-se coerentes com aqueles apresentados na literatura. Dois ângulos de entrada de ar foram testados: 0° and 45° em direção ao reservatório de água. Foi observado uma pequena influência do ângulo de entrada de ar sobre o fluxo mássico de ar na saída. Estudos futuros podem ser realizados no sentido de melhorar a distribuição de ar dentro do equipamento a fim de aumentar a sua eficiência térmica.
- ItemLarge eddy simulation of turbulent forced convective flows over a pair of circular cylinders with different arrangements(2012) Santos, Elizaldo Domingues dos; Silva, Fábio de Moraes Vaz da; Acunha Junior, Ivoni Carlos; Galarça, Marcelo Moraes; Isoldi, Liércio André; Rocha, Luiz Alberto OliveiraThe present study presents large eddy simulation (LES) of forced convective heat transfer in transient, twodimensional, incompressible turbulent flows over a pair of cylinders with two different arrangements: 1) with two circular cylinders in tandem (both cylinders are in line with the streamwise direction of the flow, α = 0º) and 2) two side-by-side circular cylinders (where both cylinders are placed transversally to the streamwise direction of the flow, α = 90º). The dynamic Smagorinsky model is employed for the sub-grid treatment. The simulations are based on the finite volume method solution for the conservation equations of mass, momentum and energy. Both simulations are performed with Reynolds and Prandtl numbers of ReD = 22000 and Pr = 0.71, respectively. The results showed that the transient fluid dynamic and thermal patterns are strongly affected by the configuration of circular cylinders. The kind of arrangement led to a difference of nearly 20 % for time-averaged Nusselt number (NuD).
- ItemNumerical investigation of turbulent forced convective flows over a pair of circular cylinders(2012) Santos, Elizaldo Domingues dos; Silva, Fábio de Moraes Vaz da; Acunha Junior, Ivoni Carlos; Galarça, Marcelo Moraes; Isoldi, Liércio André; Rocha, Luiz Alberto OliveiraThe present study presents large eddy simulation (LES) of forced convective heat transfer in transient, two-dimensional, incompressible turbulent flows over a pair of cylinders with two different arrangements: 1) with two circular cylinders in tandem (both cylinders are in line with the streamwise direction of the flow, β = 0º) and 2) two side-by-side circular cylinders (where both cylinders are placed transversally to the streamwise direction of the flow, β = 90º). The dynamic Smagorinsky model is employed for the sub-grid treatment. The simulations are based on the finite volume method solution for the conservation equations of mass, momentum and energy. Both simulations are performed with Reynolds and Prandtl numbers of ReD = 22000 and Pr = 0.71, respectively. The results showed that the transient fluid dynamic and thermal patterns are strongly affected by the configuration of circular cylinders. The kind of arrangement led to a difference of nearly 20 % for time-averaged Nusselt number (NuD).
- ItemNumerical study of the influence of geometric parameters on the avaliable power in a solar chimney(2015) Vieira, Rodrigo Spotorno; Garcia, Claudio; Acunha Junior, Ivoni Carlos; Souza, Jeferson Avila; Rocha, Luis Alberto Oliveira; Isoldi, Liércio André; Santos, Elizaldo Domingues dosIn the presented work, it is made a numerical study about the main physical principle of a solar chimney (SCPP – Solar Chimney Power Plant) and the influence of some geometric parameters on the available power in the SCPP. The main objectives are to test the applicability of the studied numerical model in future studies of SCPP geometric optimization and to test the action of the collector inlet height (H1) and the chimney outlet diameter (D2) on the available power of the device. For that it is considered an incompressible, turbulent, steady flow with mixed convective heat transfer in a two-dimensional and axisymmetric domain, similar to the one found in a solar chimney. The conservation equations of mass, momentum and energy are numerically solved using the finite volume method, more specifically with the FLUENT software. The classical turbulence modeling (RANS) was used for the turbulence approach with standard model k – ε. The other geometric parameters: collector radius (R) and the inlet and outlet of the turbine section, R1 and R2, are also constant. The verification results indicated a good agreement with those presented in the literature, even using a simplified domain. It was also observed that the H1 parameter is almost insensitive in the solar chimney performance, whereas the D2 variable presented great influence in the available power. The best performance was attained for an intermediate value of D2, D2 = 0.44 m. For this value, the available power was almost 72% and 19% higher from those obtained in the inferior and superior extremes of the studied D2 variable, D2 = 0.22 m and 0.88 m, respectively. It was also observed that there is a very good possibility of optimization of the chimney geometry in future studies.
- ItemOtimização geométrica de um arranjo triangular de cilindros submetido a escoamento laminar com convecção forçada(2015) Galarça, Marcelo Moraes; Cardoso, Felipe Rodrigues; Razera, Andre Luis; Acunha Junior, Ivoni Carlos; Isoldi, Liércio André; Porte, Anderson Favero; Rocha, Luiz Alberto Oliveira; Santos, Elizaldo Domingues dosO presente trabalho numérico estuda o arranjo triangular de cilindros submetidos a escoamentos transientes, bi-dimensionais, incompressíveis, laminares e com convecção forçada por meios do método Constructal Design. As simulações foram realizadas para escoamentos com números de Reynolds e Prandtl de ReD = 100 e Pr = 0.71. As equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia foram resolvidas com o uso do método de volumes finitos (FVM – do inglês: Finite Volume Method). A área ocupada pelos três cilindros é uma restrição geométrica do problema, enquanto as razões ST/D (passo transversal sobre o diâmetro) e SL/D (passo longitudinal sobre o diâmetro) são os graus de liberdade. Vale destacar que os diâmetros dos três cilindros são iguais em todos os casos. O principal objetivo aqui é avaliar qual razão ST/D minimiza o coeficiente de arrasto e maximiza a taxa de transferência de calor (número de Nusselt) entre os cilindros e o escoamento circundante, i.e., um problema multiobjetivo. Em todos os casos foi considerada uma razão SL/D = 3.5. Os resultados mostraram que o comportamento fluidodinâmico e térmico foi bastante influenciado pela razão ST/D. O coeficiente de arrasto (CD) mínimo e o máximo número de Nusselt (NuD) são obtidos para ST/D = 1.5 e 5.5, respectivamente. Contudo, os melhores arranjos considerando a função multiobjetivo (arrasto e transferência de calor) foram alcançados na região ST/D ~ 2.0, mais próximo do ótimo obtido para o problema fluidodinâmico, ao contrário do observado para um caso de par de cilindros abordado na literatura.