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dc.contributor.advisor1Hallak, Patricia Habib-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9998509212446471pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Barbosa, Flávio de Souza-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3967943593612229pt_BR
dc.contributor.referee1Camata, José Jerônimo-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7065024769982205pt_BR
dc.contributor.referee2Lopes, Vitor Mainenti Leal-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6057454888889576pt_BR
dc.contributor.referee3Alves, José Luis Drummond-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/5799445358880614pt_BR
dc.contributor.referee4Pfeil, Michèle Schubert-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/9376514233715653pt_BR
dc.creatorLoureiro, Eric Vargas-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9760721107922580pt_BR
dc.date.accessioned2025-11-03T11:01:10Z-
dc.date.available2025-10-31-
dc.date.available2025-11-03T11:01:10Z-
dc.date.issued2025-08-19-
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/19707-
dc.description.abstractThis thesis proposes a comprehensive approach for evaluating the structural and aerodynamic behavior of wind turbine blades, with an emphasis on fluid-structure interaction (FSI), based on advanced numerical techniques. Initially, modal analysis were conducted on two similar blade geometries, distinguished by their structural properties: one modeled using three-dimensional solid elements with homogenized equivalent sections, and the other using stratified shell elements (layers), accounting for the anisotropic nature of composite materials. The extracted natural frequencies and vibration modes were validated against the literature, with the first torsional mode being captured exclusively in the shell-based model. Subsequently, computational fluid dynamics (CFD) simulations were performed, coupled with distinct rotational modeling strategies — stationary reference frame with implicit rotation (MRF) and sliding mesh technique (AMI) — to accurately capture the transient phenomena associated with non-uniform flow over the rotor. The analyses of thrust and torque under varying wind intensities and turbulence regimes demonstrated consistency with experimental data and provided a basis for the informed selection of the appropriate kinematic model depending on the application. Finally, two FSI coupling configurations were investigated: (i) a fixed, isolated blade subjected to turbulent wind, aimed at characterizing its time-dependent deflection and dynamic response; and (ii) a simplified rotor undergoing simultaneous rotation and deformation induced by the flow, employing a mesh coupling methodology under compound motion. The numerical results obtained, supported by literature benchmarks and qualitative assessments, demonstrate the robustness of the adopted modeling strategy and reinforce the relevance of fluid-structure interaction in enhancing the structural and aeroelastic performance of modern wind turbines employing composite materials.pt_BR
dc.description.resumoEsta tese propõe uma abordagem abrangente para a avaliação do comportamento estrutural e aerodinâmico de pás de turbinas eólicas, com ênfase na interação fluido-estrutura (FSI), fundamentada em técnicas numéricas avançadas. Inicialmente, conduziram-se análises modais em duas geometrias semelhantes de pás, diferenciadas por suas propriedades estruturais: uma modelada por elementos sólidos tridimensionais com seções equivalentes homogêneas, e outra por elementos de casca estratificados (“layers”), considerando-se a natureza anisotrópica de materiais compósitos. As frequências naturais e os modos de vibração extraídos foram validados frente à literatura, destacando-se a identificação do primeiro modo de torção exclusivamente no modelo de casca. Na sequência, foram realizadas simulações de dinâmica dos fluidos computacional (CFD) acopladas a modelos rotacionais distintos — referencial estacionário com rotação implícita (MRF) e técnica de malha deslizante (AMI) — para capturar com precisão os fenômenos transientes associados ao escoamento não uniforme sobre o rotor. As análises de empuxo e torque, sob diferentes intensidades de vento incidente e regimes de turbulência, demonstraram consistência com dados experimentais e forneceram subsídios para a escolha criteriosa do modelo cinemático conforme a aplicação. Por fim, duas configurações de acoplamento FSI foram investigadas: (i) uma pá isolada, fixada, submetida a vento turbulento, visando a caracterização de sua deflexão temporal e resposta dinâmica; e (ii) um rotor simplificado, submetido simultaneamente à rotação e deformações induzidas pelo escoamento, implementando-se uma metodologia de acoplamento de malhas com movimentos compostos. Os resultados numéricos obtidos, corroborados por resultados da literatura e análises qualitativas, evidenciam a robustez da modelagem adotada, reforçando a relevância da interação fluido-estrutura no aprimoramento do desempenho estrutural e aeroelástico de turbinas eólicas modernas empregando materiais compósitos.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentICE – Instituto de Ciências Exataspt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Modelagem Computacionalpt_BR
dc.publisher.initialsUFJFpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/*
dc.subjectTurbinaspt_BR
dc.subjectFSIpt_BR
dc.subjectAerodinâmicapt_BR
dc.subjectEstruturaspt_BR
dc.subjectTurbinespt_BR
dc.subjectAerodynamicspt_BR
dc.subjectStructurespt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
dc.titleDesenvolvimento de uma metodologia aerodinâmica e estrutural para análises de problemas de interação fluido estrutura em turbinas eólicas de eixo horizontalpt_BR
dc.typeTesept_BR
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