Análise da esteira aerodinâmica de uma turbina eólica offshore : abordagem com modelo de disco atuador e uso do openfoam

Abstract

O presente trabalho busca analisar a esteira aerodinâmica formada por uma turbina eólica offshore. São analisadas as esteiras geradas em CFD utilizando dois modelos de turbulência para resolução do problema: o modelo k-ε e o modelo de tensões de Reynolds. O software utilizado foi o OpenFOAM e foi considerada a turbina como um disco atuador. Os referenciais de velocidade de vento foram baseados em dados da plataforma FINO3 com a camada limite atmosférica em condição neutra. O resultado apresenta uma diferença considerável entre os modelos, sendo observadas variações de velocidade superiores à 11% na região mais próxima da turbina e de cerca de 2% no final do domínio gerado. Nessa região também é observada a persistência de uma redução, em torno de 10%, da velocidade inicial para ambos os modelos. Com isso, conclui-se que, para as condições consideradas, é esperada uma esteira de grande comprimento e que no modelo de tensões de Reynolds ela apresenta maior impacto que no modelo k-ε, apresentando maiores reduções no campo de velocidades, principalmente na região proximal e média da esteira aerodinâmica.

The presente work seeks to analyse the wake of an offshore wind turbine. CFD generated wakes are analysed using two turbulence models, the k-ε turbulence model and Reynolds stress model. The software used was OpenFOAM and the turbine was considered as an actuator disk. Wind velocity reference values were based in data from FINO3 plataform with neutral condition of the atmospheric boundary layer. The results show a considerable difference between the models, with velocity variations of more than 11% in the region nearest to the turbine and of about 2% at the end of the generated mesh. It is also observed in this region a persistent reduction of about 10% the initial velocity for both models. Thus, it is concluded that for the considered conditions a long wake is expected, and it has more impact in the Reynolds stress model, presenting bigger redutions in the velocity field, specialy in the near and mid wake regions.