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Type: Tese
Title: Estudo e desenvolvimento de hidrofólio oscilante com asa mutável
Author(s)/Inventor(s): Campos, Guilherme Amaral do Prado
Advisor: Dutra, Max Suell
Abstract: No presente trabalho foi desenvolvido um conversor de energia a partir das correntes de maré e do oceano, conhecido como hidrofólio oscilante. Esse dispositivo foi projetado com uma geometria de asa mutável para ser fixado na fundação de turbinas eólicas offshore, visando alcançar desempenho superior aos hidrofólios oscilantes de asa rígida e aproveitar estruturas disponíveis para redução de custos. Para o desenvolvimento desse projeto, foram realizadas as seguintes etapas: modelagem matemática simplificada; mapeamento e seleção dos perfis da asa mutável; análise de sensibilidade dos parâmetros geométricos, viscosos e de movimentação; concepção do mecanismo de mutação da asa baseado em came; e projeto e modelagem matemática completa do hidrofólio oscilante com asa mutável. Posteriormente, foram realizadas simulações de desempenho do dispositivo proposto e dos hidrofólios de asa rígida, sendo verificado que a asa mutável possui maior eficiência em cenários onde ocorrem variações de velocidade do fluido. As principais contribuições deste trabalho envolvem alguns aspectos de projeto, como: a metodologia proposta para mapear e selecionar os perfis ideais para a asa mutável; a determinação de um perfil mutável ideal; e o projeto inovador de um mecanismo de mutação da asa, alterando a espessura com o uso de came, usando as características dos próprios perfis NACA para generalizar o mecanismo.
Abstract: An energy converter from tidal and ocean currents, known as a flapping foil, was developed in the present work. This device is designed with a morphing wing geometry and to be fixed to the foundation of offshore wind turbines to achieve superior performance over the rigid wing-flapping foil and to take advantage of available structures to reduce costs. For the development of this project, the following steps were carried out: simplified mathematical modeling; mapping and selection of morphing wing profiles; sensitivity analysis of geometric, viscous, and movement parameters; the conception of the came-based wing mutation mechanism; and design and complete mathematical modeling of the flapping foil with a morphing wing. Subsequently, simulations of the device performance versus rigid wing hydrofoils were performed, demonstrating that the morphing wing has greater efficiency in scenarios where fluid velocity variations occur. The main contributions of this work involve some design aspects, such as the proposed methodology to map and select the ideal profiles for the morphing wing and, in addition, proposing an ideal mutable profile; and the innovative design of a wing mutation mechanism, changing the thickness with the use of came, using the characteristics of the NACA profiles themselves to generalize the mechanism
Keywords: Hidrofólio oscilante
Asa mutável
Energia renovável
Projeto mecânico
Conversor de energia
Modelagem cinemática
Turbinas marinhas
Atuadores com came
Flapping hydrofoil
Morphing wing
Mechanical design
Energy converter
Kinematic modeling
Marine turbines
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS::FUNDAMENTOS GERAIS DE PROJETOS DAS MAQUINAS
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Dec-2021
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: CAMPOS, Guilherme Amaral do Prado. Estudo e desenvolvimento de hidrofólio oscilante com asa mutável. 2021. 123 f. Tese (Doutorado) - Programa de Engenharia Mecânica, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.
Appears in Collections:Engenharia Mecânica

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