On the design of a toroidal wind turbine

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo numérico e algorítmico do projeto de um rotor toroidal para turbinas axiais horizontais. A geometria toroidal de propulsores tem permitido a oper ação em uma faixa de velocidades angulares mais ampla reduzindo problemas de cavitação, vórtices de ponta de pá e produção de ruído. Portanto, ela apresenta maior eficiência e coefi cientes de potência em comparação com geometrias convencionais. Por tal motivo, ela não apenas pode operar em uma variedade maior de condições hidrológicas e meteorológicas, mas também diminuir perturbações na natureza ao seu redor. O principal objetivo desta pesquisa é gerar um rotor toroidal para turbinas axiais baseado na teoria clássica de Blade Element Momentum e avaliar seu desempenho através de simulações numéricas preliminares. A tabela de coeficientes de sustentação e arrasto foram obtidas utilizando o XFOIL.Os algoritmos do método Blade Element Momentum e a manipulação geométrica necessária da geometria foram implementados. As descobertas neste trabalho são relavantes no que se concerne a expanção da fronteira de conhecimento sobre rotores toroidais e na aplicação prática do projeto e otimização de turbinas axiais toroidais empregadas tanto na geração hidrocinética quanto eólica. Portanto, contribui para o desenvolvimento de fontes de energia mais eficientes e sustentáveis.