978 resultados para gas turbine blade
Resumo:
In this study the dynamics of flow over the blades of vertical axis wind turbines was investigated using a simplified periodic motion to uncover the fundamental flow physics and provide insight into the design of more efficient turbines. Time-resolved, two-dimensional velocity measurements were made with particle image velocimetry on a wing undergoing pitching and surging motion to mimic the flow on a turbine blade in a non-rotating frame. Dynamic stall prior to maximum angle of attack and a leading edge vortex development were identified in the phase-averaged flow field and captured by a simple model with five modes, including the first two harmonics of the pitch/surge frequency identified using the dynamic mode decomposition. Analysis of these modes identified vortical structures corresponding to both frequencies that led the separation and reattachment processes, while their phase relationship determined the evolution of the flow.
Detailed analysis of the leading edge vortex found multiple regimes of vortex development coupled to the time-varying flow field on the airfoil. The vortex was shown to grow on the airfoil for four convection times, before shedding and causing dynamic stall in agreement with 'optimal' vortex formation theory. Vortex shedding from the trailing edge was identified from instantaneous velocity fields prior to separation. This shedding was found to be in agreement with classical Strouhal frequency scaling and was removed by phase averaging, which indicates that it is not exactly coupled to the phase of the airfoil motion.
The flow field over an airfoil undergoing solely pitch motion was shown to develop similarly to the pitch/surge motion; however, flow separation took place earlier, corresponding to the earlier formation of the leading edge vortex. A similar reduced-order model to the pitch/surge case was developed, with similar vortical structures leading separation and reattachment; however, the relative phase lead of the separation mode, corresponding to earlier separation, necessitated that a third frequency to be incorporated into the reattachment mode to provide a relative lag in reattachment.
Finally, the results are returned to the rotating frame and the effects of each flow phenomena on the turbine are estimated, suggesting kinematic criteria for the design of improved turbines.
Resumo:
A geração de energia a partir do biogás do lixo em aterros sanitários é uma maneira de produzir energia elétrica renovável e limpa, reduzindo os impactos globais provocados pela queima dos resíduos sólidos urbanos. A contribuição ambiental mais relevante é a redução de emissões dos gases de efeito estufa (GEE), por meio da conversão do metano em dióxido de carbono, visto que o metano possui um potencial de aquecimento global cerca de 21 vezes maior, quando comparado ao dióxido de carbono (através da combustão do mesmo). De acordo com o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), os países ricos podem comprar créditos de carbono (CERs) dos países em desenvolvimento (que possuam projetos sustentáveis) para cumprir suas metas ambientais. O objetivo é transformar um passivo ambiental (destinação final dos resíduos sólidos urbanos) em um recurso energético, além do estudo da alternativa de obtenção de recursos financeiros através dos CERs. São analisadas as tecnologias de conversão energética (tecnologia de gás de lixo, incineração, entre outras), com a seleção da melhor alternativa para a geração de energia através do biogás de lixo em aterros sanitários. A metodologia utilizada é a recomendada pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos - USEPA (2005). Serão apresentadas outras duas metodologias de cálculo da geração de metano: a do Banco Mundial e a do IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas). São apresentados estudos comparativos demonstrando quando as turbinas a gás, motores de combustão interna (ciclos Otto ou Diesel) ou outras tecnologias de conversão energética serão viáveis na área técnica e econômica para implantação de Unidades Termoelétricas a biogás. No caso do Aterro de Gramacho, o projeto é viável com a utilização de motores a combustão interna e a obtenção de receitas com a venda da produção de energia e créditos de carbono. Por fim, será apresentada a alternativa do uso do biogás como substituto do gás natural para fins energéticos ou outros fins industriais.
