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Type: Trabalho de Conclusão de Curso
Title: Comparação de geometrias de hélices para geração de energia eólica: experimento de bancada e simulação
Author: Rodrigues, Allan Henriques Teixeira Albuquerque
First Advisor: Bastos, Flávia de Souza
Referee Member: Del Vecchio, Sara
Referee Member: Hallak, Patrícia Habib
Resumo: A expansão do setor energético sustentável demanda o desenvolvimento de tecnologias acessíveis e eficientes para microgeração. Este trabalho apresenta uma análise comparativa de desempenho entre hélices eólicas de três e quatro pás, baseadas no perfil aerodinâmico E205, utilizando uma metodologia híbrida que integra simulação computacional e experimentação física. As simulações foram realizadas no software OpenFOAM v9, empregando o método de Volumes Finitos (FVM), modelo de turbulência RANS k − ε e a técnica de Interface de Malha Arbitrária (AMI) para reproduzir o comportamento do rotor em um túnel de vento virtual. Experimentalmente, foram manufaturados protótipos em PLA via impressão 3D e testados em bancada instrumentada, onde a velocidade angular foi aferida por um sistema não intrusivo de visão computacional. Os resultados demonstraram que a geometria de quatro pás apresentou desempenho superior, atingindo maior rotação de estabilização (25,52 rad/s contra 23,64 rad/s) e maior coeficiente de potência (Cp) nas condições de teste aplicadas. A comparação entre os modelos revelou uma discrepância quantitativa esperada entre a potência mecânica bruta simulada (≈ 0, 4 W) e a potência elétrica útil medida (≈ 0, 003 W), evidenciando que as perdas por conversão eletromecânica são o fator limitante em microturbinas, e não o design aerodinâmico. Conclui-se que a metodologia proposta consegue confirmar que a configuração de quatro pás é mais eficiente que a de três para o experimento realizado.
Abstract: The expansion of the sustainable energy sector demands the development of accessible and efficient technologies for microgeneration. This work presents a comparative performance analysis between three-bladed and four-bladed wind propellers, based on the E205 aerodynamic profile, using a hybrid methodology that integrates computational simulation and physical experimentation. Simulations were performed using OpenFOAM v9 software, employing the Finite Volume Method (FVM), the RANS k − ε turbulence model, and the Arbitrary Mesh Interface (AMI) technique to reproduce rotor behavior in a virtual wind tunnel. Experimentally, PLA prototypes were manufactured via 3D printing and tested on an instrumented bench, where angular velocity was measured by a non-intrusive computer vision system. Results showed that the four-bladed geometry exhibited superior performance, achieving a higher steady-state rotation (25.52 rad/s versus 23.64 rad/s) and a higher power coefficient (Cp) under the applied test conditions. The comparison between models revealed an expected quantitative discrepancy between the simulated gross mechanical power (≈ 0.4 W) and the measured useful electrical power (≈ 0.003 W), evidencing that electromechanical conversion losses are the limiting factor in microturbines, rather than the aerodynamic design. It is concluded that the proposed methodology successfully confirms that the four-bladed configuration is more efficient than the three-bladed one for the conducted experiment.
Keywords: Energias renováveis
CFD
OpenFOAM
Visão computacional
Eficiência aerodinâmica
Microgeração
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Access Type: Acesso Aberto
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20477
Issue Date: 13-Jan-2026
Appears in Collections:Engenharia Computacional - TCC Graduação



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