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Título: Otimização de projeto aerodinâmico de pá de microgerador eólico empregando o algoritmo genético
Título(s) alternativo(s): Optimizaion of the aerodynamic project of a wind microgeneratior blade through usage of the genetic algorithm
Autor(es): Costa, Augusto Bemben
Araujo, Lucas Gonçalves
Orientador(es): Silva, Cláudio Tavares da
Palavras-chave: Energia - Fontes alternativas
Turbinas
Energia eólica
Aerodinâmica
Algorítmos genéticos
Engenharia mecânica
Renewable energy sources
Turbines
Wind power
Aerodynamics
Genetic algorithms
Mechanical engineering
Data do documento: 22-Jun-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: COSTA, Augusto Bemben; ARAUJO, Lucas Gonçalves. Otimização de projeto aerodinâmico de pá de microgerador eólico empregando o algoritmo genético. 2017. 73 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017.
Resumo: Para possibilitar a democratização da microgeração de energia eólica, faz-se necessária a criação de geradores eólicos de tamanho e preço acessíveis. Neste trabalho, propõe-se a criação de uma ferramenta computacional para a otimização de projeto tradicional de pás de geradores eólicos, de modo a adaptá-las para aplicações específicas e de pequena escala, processo esse realizado apenas com base em dados de velocidade do escoamento de ar e potência a ser extraída. Tradicionalmente, o projeto aerodinâmico depende da escolha de um ou mais perfis a serem aplicados sobre o rotor. O método utilizado neste trabalho elimina essa necessidade através do uso do algoritmo genético para otimização do formato aerodinâmico de pás empregando perfis aerodinâmicos finos. O Blade Element Momentum Method é empregado para a avaliação do coeficiente de potência e velocidade de cada indivíduo no domínio varrido pelo algoritmo genético. Os resultados encontrados são bastante satisfatórios atingindo-se coeficientes de potência de 57%, valor próximo do limite teórico de 59% definido pela teoria da conservação da quantidade de movimento.
Abstract: To enable the spread of wind energy micro generation, it is necessary to create wind generators with accessible size and price. In this paper, it is proposed the creation of a computational tool to optimize the traditional design of turbine blades, in order to adapt them to specific and small-sized applications, a process performed based on solely wind speed data and required energy. Traditionally, the process of aerodynamic design depends on the choice of one ore more airfoils to be applied on the rotor. The method used in this paper eliminates this need through the use of the genetic algorithm for the aerodynamic design optimization of blades composed of thin airfoils. The Blade Element Momentum Method is used for the assessment of each individual’s power coeficient and speed within the domain searched by the genetic algorithm. The results found are good enough reaching power coeficients of 57%, figure close to the theoretical limit of 59% defined by the conservation of linear momentum theory.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9325
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