Aplicação de modelagem de turbulência na camada limite atmosférica para verificar efeitos locais de topografia

Abstract

Resumo: Esse trabalho científico tem o objetivo de aplicar o modelo de turbulência RNG {capa-épsilon} na camada limite atmosférica com a ferramenta computacional da ANSYS, Inc. Corporate Information, o programa CFX versão 10. O trabalho foi motivado pela dificuldade no processo de Micrositing em escolher dentro de uma área complexa com potencial eólico, o lugar mais apropriado para a instalação de uma usina. A validação do modelo será realizada com os dados obtidos no projeto da medição na colina de Askervein, Escócia, em 1983, referência mundial para a calibração de qualquer modelo numérico aplicada à camada limite em atmosferas neutras. Em um primeiro passo, serão aplicadas condições de contorno tão próximas quanto possível às medições do projeto de Askervein. A comparação dos resultados com os obtidos pelo software WindSim na mesma aplicação mostrou uma boa competitividade. Como em projetos de Micrositing não se possui esta quantidade de informação, em um segundo passo, serão aplicadas condições de contorno somente ligadas aos dados teóricos da meteorologia. Os modelos indicaram uma grande influência na aplicação dos parâmetros da turbulência na condição de contorno na entrada aos resultados e em especial às velocidades de vento. Concluindo, o resultado do trabalho servirá como uma base para demais pesquisas nesta área.

Abstract: The objective of this scientific work is the application of the RNG {capa-épsilon} turbulence model in the atmospheric boundary layer with the ANSYS, Inc. Corporate Information tool CFX version 10. This work was motivated by the difficulties found in the Micrositing process to choose the most appropriate place for a wind turbine inside a complex area with good wind resources. The model will be evaluated with data from the Askervein Hill Project in Scotland, 1983. This project is the worldwide reference for turbulence model calibration applied in neutral atmospheric boundary layers. As a first step the boundary conditions applied to the model will be as close to the measurements of the Askervein project as possible. In comparison to the results obtained by the software WindSim in the same application showed a good competitiveness. Due to the fact that this amount of data is not available in normal Micrositing projects, as a second step, boundary conditions will be applied only considering theoretical meteorological data. It was found that the model results are highly influenced by the turbulence parameters applied as boundary condition in the inlet profile, especially concerning the wind velocities. Concluding, the results serve as a base for further researches in this area.