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Type: Artigo de Periódico
Issue Date: Jun-2015
Authors: BARBOSA, Disterfano Lima Martins
VAZ, Jerson Rogério Pinheiro
FIGUEIREDO, Sávio W.O. 
SILVA, Marcelo de Oliveira e
LINS, Erb Ferreira
MESQUITA, André Luiz Amarante
Title: An Investigation of a Mathematical Model for the Internal Velocity Profile of Conical Diffusers Applied to DAWTs
Citation: BARBOSA, Disterfano Lima Martins. et al. An Investigation of a Mathematical Model for the Internal Velocity Profile of Conical Diffusers Applied to DAWTs. Anais da Academia Brasileira de Ciências, Rio de Janeiro, v. 87, n. 2, p. 1133-1148, abr./jun. 2015. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0001-37652015000201133&lng=pt&nrm=iso>. Acesso em: 10 mar. 2017. Epub 28-Abr-2015. <http://dx.doi.org/10.1590/0001-3765201520140114>.
Resumo: Difusores de aumento da potência de turbinas eólicas (DAWTs) têm sido amplamente estudados, uma vez que os difusores melhoraram o coeficiente de potência de turbinas eólicas, particularmente dos sistemas de pequeno porte. O difusor é um dispositivo que tem a função de provocar um aumento da velocidade do vento que passa através do plano do rotor eólico, devido a queda de pressão a jusante do difusor, por conseguinte, resultando em um aumento do coeficiente de potência do rotor. Esta tecnologia faz com que a turbina exceda o limite de Betz, onde a energia cinética máxima extraída do fluxo é de 59,26%. Assim, o presente estudo propõe um modelo matemático que descreva o comportamento do perfil de velocidade interna a três difusores cônicos, considerando as características do escoamento em torno deles. O modelo proposto baseia-se na lei de Biot-Savart, em que o filamento de vórtice induz um campo de velocidade num ponto arbitrário nos eixos de simetria dos difusores. Os resultados são comparados com dados experimentais obtidos para os três difusores, apresentando boa concordância.
Abstract: The Diffuser Augmented Wind Turbines (DAWTs) have been widely studied, since the diffusers improve the power coefficient of the wind turbine, particularly of small systems. The diffuser is a device which has the function of causing an increase on the flow velocity through the wind rotor plane due to pressure drop downstream, therefore resulting in an increase of the rotor power coefficient. This technology aids the turbine to exceed the Betz limit, which states that the maximum kinetic energy extracted from the flow is 59.26%. Thus, the present study proposes a mathematical model describing the behavior of the internal velocity for three conical diffusers, taking into account the characteristics of flow around them. The proposed model is based on the Biot-Savart's Law, in which the vortex filament induces a velocity field at an arbitrary point on the axis of symmetry of the diffusers. The results are compared with experimental data obtained for the three diffusers, and present good agreement.
Keywords: Modelo matemático
Difusor
Turbinas eólicas
Energia eólica
Engenharia mecânica
metadata.dc.relation.ispartof: Anais da Academia Brasileira de Ciências
ISSN: 1678-2690
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
Institution Acronym: UFPA
Appears in Collections:Artigos Científicos - FEM/ITEC

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