AERODINÂMICA DO SISTEMA TORRE – TURBINA EÓLICA DE EIXO HORIZONTAL

Resumo

O comportamento aerodinâmico do sistema acoplado aerogerador – torre é um dos aspectos a serem previstos no projeto destas estruturas nos casos em que se espera ressonância pela proximidade entre frequências naturais das pás, da torre e frequência de rotação e seus superharmônicos. Este tema é abordado no presente trabalho por meio de um modelo analítico-numérico que contempla um grau de liberdade discreto para vibração da torre e dois graus de liberdade para cada uma das pás do aerogerador de eixo horizontal consideradas como hastes rígidas em vibração em torno de dois eixos para representar os movimentos em flap e lag. As equações diferenciais parciais que governam o movimento do sistema acoplado sujeito a forças aerodinâmicas são formuladas usando o principio de Hamilton, e posteriormente essas equações são desenvolvidas com o auxílio da álgebra simbólica e integradas numericamente no domínio do tempo pelo método de Runge Kutta de quarta ordem. Este desenvolvimento foi empregado em trabalhos anteriores, e foi agora ampliado para considerar, entre outros, os efeitos do gradiente da velocidade média do vento com a altura, a variação da dimensão da corda da pá, o efeito da sombra e o momento do empuxo das pás que impõe flexão na torre. Estes efeitos foram avaliados em análises dinâmicas de um rotor isolado e de um sistema acoplado torre-aerogerador de pequeno porte para o qual foram realizadas comparações teórico-experimentais que conduziram a resultados satisfatórios.