Modelo estrutural para estudo da dinâmica de pás de turbinas eólicas

Resumo

A estrutura da pá de uma turbina eólica é de alta complexidade geométrica, por conta de sua forma aerodinâmica. Em geral, é composta por uma casca externa e por reforços internos, formando um sistema que provê rigidez à pá como um todo. Ainda que a estrutura apresente diferenças em seções transversais distintas, é possível modelá-la globalmente por meio de uma viga equivalente, com propriedades de rigidez e massa variáveis ao longo do comprimento. Um dos objetivos desse projeto de pesquisa é desenvolver uma metodologia para obter propriedades equivalentes de uma seção transversal de pá de turbina eólica, a ser utilizada para construir um modelo de elementos finitos de viga que represente a pá, mantendo sua rigidez e massa originais. Adicionalmente, deseja-se desenvolver um modelo de carregamento para quantificar os esforços aerodinâmicos aos elementos de viga. Trata-se de esforços não-conservativos, dependentes da magnitude e da orientação da velocidade relativa entre a pá e o ar. O modelo contemplará curvas de coeficientes aerodinâmicos, presentes na literatura, para quantificação dos esforços, bem como deverá ser dependente da configuração deformada da viga, o que representa uma não linearidade geométrica. Os esforços serão incorporados a um código computacional de elementos finitos pré-existente, desenvolvido pelo pesquisador responsável.Ao final do projeto, espera-se que seja possível simular a dinâmica global de pás de turbinas eólicas em situação de operação/extremas. O modelo auxiliará na previsão dos esforços transferidos das pás ao restante da turbina. Além disso, poderá prever esforços solicitantes na pá. Os resultados são contribuições à análise e ao projeto de estrutura de turbinas eólicas. (AU)